基于超级电容的自发电公交车的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电动车辆技术领域，具体公开了基于超级电容的自发电公交车，包括动力系统和驱动系统，动力系统包括蓄电池、超级电容储能模块和自发电装置，蓄电池与直流母线输入端相连，超级电容储能模块并联于直流母线，驱动系统包括永磁同步电机和与其相连的三相逆变器，三相逆变器直流侧与直流母线输出端相连；自发电装置包括公交车内的压电发电台阶和发电座椅、公交车顶部的太阳能电池板以及公交车的温差发电片车身，各自发电装置通过整流电路与超级电容相连。本实用新型能够有效提高电池能源的使用效率，能够自发电及时补充电能。
【专利说明】
基于超级电容的自发电公交车
技术领域
[0001]本实用新型涉及电动车辆技术领域。
【背景技术】
[0002]现有蓄电池电动汽车具有很多缺点，如电池寿命短，更换费用大;公交车频繁起步加速电池耗损，电池的性能逐渐下降，还没到更换电池的时间就跑不完全程了，有很多前车之鉴；电池体积大、重量大，充电时间太长，往往公交车行驶半天就需要再充半天时间的电；现有电动公交车缺乏可再生电力来源，使得公交车无法随时得到电能的补充。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术电动公交车电池重量大、电池能源使用效率低、电池电能不能及时补充的问题，本实用新型提供一种基于超级电容的自发电公交车，能够有效降低电动公交车电池重量，提高电池能源的使用效率，能够自发电及时补充电能。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:基于超级电容的自发电电动公交车，包括动力系统和驱动系统，所述动力系统包括蓄电池、超级电容储能模块和自发电装置，蓄电池与直流母线输入端相连，超级电容储能模块并联于直流母线，所述驱动系统包括永磁同步电机和与其相连的三相逆变器，所述三相逆变器直流侧与直流母线输出端相连；
[0005]所述自发电装置包括所述公交车内的压电发电台阶和发电座椅、所述公交车顶部的太阳能电池板以及所述公交车的温差发电片车身，各自发电装置通过整流电路与超级电容相连。
[0006]压电发电台阶为公交车上贴装设有压电陶瓷片的台阶，压电陶瓷片的上方设有耐磨材料制成的保护板。压电陶瓷片的两极形成回路，其受压产生的微电流经整流电路整流得到直流电压，对超级电容储能模块中的超级电容充电。
[0007]发电座椅包括椅座和与其柔性连接的支撑基体，椅座和支撑基体的连接处固定设有弹簧圈，使得椅座能够在支撑基体上上下震动，弹簧圈的外围包覆设有法拉第电磁感应线圈，弹簧圈内部设有永磁体，永磁体固定在椅座上能够随椅座上下震动。
[0008]温差发电片嵌入车体骨架上，温差发电片的两面分别位于车体的内部和外部，能够利用车体内外的温差发电。温差发电片的位于车体外的一面优选为流线型曲面，能够降低车体行驶过程中的空气阻力，同时相对于平面而言具有更大的面积，发电能力更强。
[0009]不同的电池板串并联排列方式其发电效率和产生的电能各不相同，其中并联方式的组合提供的电流最强。
[0010]蓄电池优选为锂电池。
[0011]进一步地，所述超级电容储能模块和蓄电池分别通过其对应匹配的双向半桥DC/DC变换器与直流母线相连。双向半桥式DC/DC变换器拓扑简单、体积较小、控制方便，其元器件的导通损耗较小，能量变换效率相对较高。
[0012]进一步地，太阳能电池板为相互并联的多个。
[0013]进一步地，所述超级电容储能模块包括超级电容和与其并连的稳压充电电路。
[0014]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明公交车中，蓄电池为主电源，超级电容储能模块和自发电装置为辅助电源，蓄电池提供公交车正常行驶所需电能，其制动时超级电容组可以吸收回馈的制动能量，有效提高了电池电能的利用，降低制动能量的浪费。本发明公交车中还设有自发电装置，通过对公交车上的固有设施进行简单改装，能够作为辅助电源时刻为超级电容储能模块补充电能，压电发电台阶、发电座椅、太阳能电池板以及温差发电片车身组合而成的联合发电装置确保了电动公交车运行的安全、可靠，确保了能量的实时涌入，绿色环保，节能减排。
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型动力系统和驱动系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0017]基于超级电容的自发电电动公交车，包括动力系统和驱动系统，见图1，动力系统包括蓄电池、超级电容储能模块和自发电装置，蓄电池与直流母线输入端相连，超级电容储能模块并联于直流母线，驱动系统包括永磁同步电机和与其相连的三相逆变器，三相逆变器直流侧与直流母线输出端相连。超级电容储能模块和蓄电池分别通过其对应匹配的双向半桥DC/DC变换器与直流母线相连。
[0018]公交车正常工作时，蓄电池通过其双向半桥变换器的升压模式给驱动系统提供能量，此时蓄电池组通过变换器升压提供给直流母线一个稳定的直流电压，而且一定程度上降低了驱动电机的电流纹波;反之当驱动系统工作在制动回馈状态下时变换器工作在降压模式，此时直流母线通过变换器对蓄电池组进行降压充电。然而蓄电池的充电过程一般较慢，短时吸收回馈能量的能力有限，因此使用超级电容模块对回馈能量进行快速吸收，将超级电容模块和与之匹配的双向半桥变换器并联到直流母线上，这样利用超级电容充电速率快的优点及时回收电动汽车的制动能量，利用放电电流大的特点提供电动汽车起动、加速和爬坡时的峰值功率。
[0019]自发电装置包括公交车内的压电发电台阶和发电座椅、公交车顶部的太阳能电池板以及公交车的温差发电片车身，如图1中所示发电装置一至四，各自发电装置通过整流电路与超级电容相连。
[0020]压电发电台阶为公交车上贴装设有压电陶瓷片的台阶，压电陶瓷片的上方设有耐磨材料制成的保护板。压电陶瓷片的两极形成回路，其受压产生的微电流经整流电路整流得到直流电压，对超级电容储能模块中的超级电容充电。
[0021]发电座椅包括椅座和与其柔性连接的支撑基体，椅座和支撑基体的连接处固定设有弹簧圈，使得椅座能够在支撑基体上上下震动，弹簧圈的外围包覆设有法拉第电磁感应线圈，弹簧圈内部设有永磁体，永磁体固定在椅座上能够随椅座上下震动。
[0022]温差发电片嵌入车体骨架上，温差发电片的两面分别位于车体的内部和外部，能够利用车体内外的温差发电。温差发电片的位于车体外的一面优选为流线型，能够降低车体行驶过程中的空气阻力，同时相对于平面而言具有更大的面积，发电能力更强。
[0023]不同的电池板串并联排列方式其发电效率和产生的电能各不相同，其中并联方式的组合提供的电流最强。
[0024]作为优选，蓄电池为锂电池。
[0025]作为优选，太阳能电池板为相互并联的多个。
[0026]进一步地，超级电容储能模块包括超级电容和与其并连的稳压充电电路。
【主权项】
1.基于超级电容的自发电公交车，包括动力系统和驱动系统，其特征在于，所述动力系统包括蓄电池、超级电容储能模块和自发电装置，蓄电池与直流母线输入端相连，超级电容储能模块并联于直流母线，所述驱动系统包括永磁同步电机和与其相连的三相逆变器，所述三相逆变器直流侧与直流母线输出端相连； 所述自发电装置包括所述公交车内的压电发电台阶和发电座椅、所述公交车顶部的太阳能电池板以及所述公交车的温差发电片车身，各自发电装置通过整流电路与超级电容相连； 所述压电发电台阶为公交车上贴装设有压电陶瓷片的台阶，压电陶瓷片的上方设有耐磨材料制成的保护板； 所述发电座椅包括椅座和与其柔性连接的支撑基体，椅座和支撑基体的连接处固定设有弹簧圈，使得椅座能够在支撑基体上上下震动，弹簧圈的外围包覆设有法拉第电磁感应线圈，弹簧圈内部设有永磁体，永磁体固定在椅座上能够随椅座上下震动； 所述温差发电片车身为车体骨架上填设有温差发电片，温差发电片的两面分别位于车体的内部和外部，能够利用车体内外的温差发电。2.根据权利要求1所述的基于超级电容的自发电公交车，其特征在于，所述超级电容储能模块和蓄电池分别通过其对应匹配的双向半桥DC/DC变换器与直流母线相连。3.根据权利要求1所述的基于超级电容的自发电公交车，其特征在于，太阳能电池板为相互并联的多个。4.根据权利要求1所述的基于超级电容的自发电公交车，其特征在于，所述超级电容储能模块包括超级电容和与其并连的稳压充电电路。5.根据权利要求1所述的基于超级电容的自发电公交车，其特征在于，温差发电片位于车体外部的一面为流线型曲面。
【文档编号】H02J7/32GK205544523SQ201620104045
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】卢昊, 刘祥哲, 陈泽, 李建强, 韩亮雅, 任彦儒, 刘尚坤, 焦衡, 郑旭辉
【申请人】焦衡