专利名称：电动车二元动力装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动车动力装置，更具体地说，涉及一种可以为电动车提供混合动力的装置。
前两种型式的动力装置的共同缺点是1、由于电池的比功率低，量少的电池无法满足电动车启动和爬坡的动力需要，量大的纯电池则成本高，体积又大且重，不经济。如锂锰电池或燃料电池，价格昂贵。2、由于受所携带的纯电池容量的限制，使得电动车行驶里程受到限制，远不如燃油车行驶的里程数多。3、电池对电动车的制动能量的回收率低，一般在30％～50％。4、电池的使用寿命短，一年需要更新一次，增加了成本。5、由于电池充、放电比低，只有70％～80％，转换效率低，所以，由电池提供动力从某种意义上说也是不经济的。
第三种型式的电动车动力装置最主要的缺点是1、由于受专用供电线路的限制，电动车只能沿固定轨迹行驶。2、为了正常、安全行驶，要投入大量的人力、物力，架设、维护、保养线路和轨道，成本高，费用大。
为实现上述目的，本实用新型采取以下设计方案一种电动车二元动力装置，它主要由内燃交流发电机组、可控整流桥、可控充电单元、超级电容器组、正向斩波器、反向斩波器、行驶/制动转换单元和控制单元构成；所述内燃交流发电机组的交流电源输出端与可控整流桥和可控充电单元的电源输入端相连，可控整流桥的直流电源输出端通过正向斩波器、行驶/制动转换单元与电动机的电枢相连；可控充电单元的直流电源输出端与超级电容器组的阳极相连，超级电容器组的阳极通过二极管与可控直流桥输出的直流电源正极相连，并通过正向斩波器为电动机提供动力；电动机又通过行驶/制动转换单元、反向斩波器与超级电容器组的阳极相连；所述控制单元与正向斩波器、反向斩波器、可控整流桥、可控充电部分相连，控制可控整流桥、可控充电单元内的可控元器件的导通与关断，以及控制正向斩波器、反向斩波器的工作状态。
所述斩波器包括正向斩波器和反向斩波器；正向斩波器用于控制电动机前、后行驶状态，反向斩波器用于控制电动机制动状态。
所述可控充电部分为可控整流桥。
所述行驶/制动转换单元包括一正向动作开关和一制动开关，控制电动机的运行与制动。
所述控制单元包括充电器、同步变压器、辅助电池、可编程控制器、可控整流桥触发器I、可控整流桥触发器II和输出电路；交流发电机组产生的交流电经充电器与辅助电池相连，为辅助电池充电；所述辅助电池为整个控制器提供工作电源；同步变压器的原边与发电机组输出的交流电相连，副边与可控整流桥触发器和可控整流桥触发器II相连，为其提供同步信号；可控整流桥触发器I和可控整流桥触发器的信号输出端与可控整流桥和可控充电部分相连，为其提供触发脉冲信号；可编程控制单元通过控制输出电路、正向斩波器、反向斩波器、正向动作开关和制动开关与电动车电动机电枢相连。
本实用新型电动车二元动力装置的优点是1、由于本实用新型使用内燃发电机组，同时辅以超大容量的电容器组为电动车提供动力，充分发挥了超大容量电容器的功能。在电动车启动、爬坡时为电动车提供足够的冲击负荷电力，同时在电动车制动时，又吸收了制动能量。2、本装置使用的超大容量电容器的重量不足相当容量电池重量的一半，且电容器的比功率是铅酸电池的20倍，是锂锰电池的13倍。3、由于超大容量电容器使用寿命高，充放电次数可达到数万次，而最好电池的充放电次数不过1000次，所以，使电动车的寿命长，运营成本下降。4、由于本装置由内燃发动机供电，所以行驶里程和普通汽车一样，且无需由专门的线路供电，行驶路线无限制。5、本装置的电容器充、放电过程为物理过程，放电比高达95％以上。另外，电容器还可吸收电动机车的制动能量。6、由于本装置使用的内燃机工作在最佳状态，NOx只有0.2，CO只有0.17，而且使用的电容器为绿色环保产品，所以，本实用新型对环境无污染。
图2为本实用新型电动车二元动力装置原理图如
图1所示，本实用新型主要由内燃交流发电机组1、可控整流桥2、正向斩波器3、行驶/制动转换单元4、反向斩波器6、超级电容器组7、可控充电单元8和可编程控制单元9构成。发电机组1的交流电源输出端与可控整流桥2和可控充电单元8的电源输入端相连，可控整流桥2的直流电源输出端通过正向斩波器3、行驶/制动转换单元4与电动机5的电枢相连；可控充电单元8的直流电源输出端与超级电容器组7的阳极相连，超级电容器组7的阳极通过二极管与可控直流桥2输出的直流电源正极相连，并通过正向斩波器3为电动机5提供动力；电动机5又通过行驶/制动转换单元4、反向斩波器6与超级电容器组7的阳极相连；可编程控制单元9与正向斩波器3、反向斩波器6、可控整流桥2、可控充电部分8相连，主要控制可控整流桥2、可控充电单元8内的可控元器件的导通与关断，以及控制正向斩波器3、反向斩波器6的工作状态。当正向斩波器3工作时，使电动机5处于行驶状态，电动机处在制动状态时，切换至反向斩波器6将能量回馈给电容器组7，使超级电容器组7回收富余能量。
本实用新型的工作原理是由电动车自装的内燃交流发电机组1产生交流电，通过可控整流桥2将交流电整流成直流电，然后，通过正向斩波器3为电动机提供动力。在电动车正常运行时，如果还有富余的能量就向超级电容器组7充电。当电动机运行在制动状态时，电动机通过反向斩波器6给超级电容器组7充电，同时，发电机组1通过可控充电单元8向超级电容器组7充电储备能量。一旦遇上电动车加速超车或爬坡时，超级电容器组7就释放电能，补充电动车需要的冲击能量。操作指令、路况信息、传感器等信息通过可编程控制单元9控制电动机的运行状态，即电动机是工作在行驶状态还是制动状态。
本实用新型交流发电机组1始终运行在内燃机高效率低排放点，其功率为车辆正常行驶时(城市公交40～60km/h)的大小，满足电动车恒速及低加速∠0.05g时电能需要。本实用新型超级电容器处于80％的充电状态，随时可以吸收制动能量。
图2为本实用新型具体原理图。如图所示，内燃交流发电机组1可以产生610V交流电；610V的交流电通过可控整流桥2整流成400～600V的直流电输出给正向斩波器3，正向斩波器3通过转换开关4、励磁线圈51与电动机5的电枢相连；同时，交流发电机组1输出的610V交流电又通过可控充电部分8(可控整流桥)给超级电容器组7充电，并通过反向斩波器6、转换开关4、励磁线圈51与电动机5相连。
本实用新型控制单元9包括充电器91、同步变压器92、辅助电池93、可编程控制器(PLC)94、可控整流桥触发器I95、可控整流桥触发器II96和输出电路97。交流发电机组1产生的交流电经充电器91给辅助电池93充电，辅助电池93为整个控制器9提供工作电源。同步变压器92主要是为可控整流桥触发器I95和可控整流桥触发器II96提供同步信号。可控整流桥触发器I95和可控整流桥触发器II96主要是提供触发脉冲信号，使可控整流桥2和可控充电单元8导通或关断。可编程控制器(PLC)94主要是通过控制输入电路98、输出电路97控制正向斩波器3、反向斩波器6、行驶/制动转换单元4，从而控制电动机运转或制动，使电动车行驶或制动。
当电动车正常向前行驶时，可编程控制器94输出控制信号，让可控整流桥触发器I95输出触发信号，使可控整流桥2工作，将交流电整流成直流电，同时，可编程控制器94通过输出电路使正向斩波器3和行驶/动开关4工作，将直流电通过正向斩波器3和行驶/制动开关4加到电动机5上，使电动机正反向运转。
当电动车刹车时，可编程控制器94输出控制信号，通过输出电路使反向斩波器6和行驶/制动开关4动作，将电动机5的制动能量通过反向斩波器6馈送超级电容器7充电；同时，可编程控制器94输出控制信号让可控整流桥触发器II96输出触发信号，使可控充电部分8工作，将交流电整流成直流电后给超级电容器7充电，回收能量。一旦遇上电动车加速超车或爬坡时，超级电容器组7就通过正向斩波器3释放电能，补充电动车需要的冲击电功率。
本实用新型研制开发的、作为储能体的超级电容器应用在电动车二元动力装置中，其特点是在电动车启动、爬坡、超车、加速时，超级电容器能即时发出大功率，减速、制动时，回收能量远远大于其他储能体。
以上所述是本实用新型的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换，均属于本实用新型保护范围之内。
权利要求1.一种电动车二元动力装置，其特征在于它主要由内燃交流发电机组(1)、可控整流桥(2)、可控充电单元(8)、超级电容器组(7)、正向斩波器(3)、反向斩波器(6)、行驶/制动转换单元(4)和控制单元(9)构成；所述内燃交流发电机组(1)的交流电源输出端与可控整流桥(2)和可控充电单元(8)的电源输入端相连，可控整流桥(2)的直流电源输出端通过正向斩波器(3)、行驶/制动转换单元(4)与电动机的电枢相连；可控充电单元(8)的直流电源输出端与超级电容器组(7)的阳极相连，超级电容器组(7)的阳极通过二极管与可控直流桥(2)输出的直流电源正极相连，并通过正向斩波器(3)为电动机提供动力；电动机又通过行驶/制动转换单元(4)、反向斩波器(6)与超级电容器组(7)的阳极相连；所述控制单元(9)与正向斩波器(3)、反向斩波器(6)、可控整流桥(2)、可控充电部分(8)相连，控制可控整流桥、可控充电单元内的可控元器件的导通与关断，以及控制正向斩波器、反向斩波器的工作状态。
2.根据权利要求1所述的电动车二元动力装置，其特征在于所述斩波器包括正向斩波器和反向斩波器；正向斩波器用于控制电动机前、后行驶状态，反向斩波器用于控制电动机制动状态。
3.根据权利要求2所述的电动车二元动力装置，其特征在于所述可控充电部分(8)为可控整流桥。
4.根据权利要求3所述的电动车二元动力装置，其特征在于所述行驶/制动转换单元(4)包括一正向动作开关(41)和一制动开关(42)，控制电动机的运行与制动。
5.根据权利要求4所述的电动车二元动力装置，其特征在于所述控制单元(9)包括充电器(91)、同步变压器(92)、辅助电池(93)、可编程控制器(94)、可控整流桥触发器I(95)、可控整流桥触发器II(96)和输出电路(97)；交流发电机组产生的交流电经充电器(91)与辅助电池(93)相连，为辅助电池充电；所述辅助电池为整个控制器提供工作电源；同步变压器(92)的原边与发电机组输出的交流电相连，副边与可控整流桥触发器(95)和可控整流桥触发器II(96)相连，为其提供同步信号；可控整流桥触发器I(95)和可控整流桥触发器(96)的信号输出端与可控整流桥(2)和可控充电部分(8)相连，为其提供触发脉冲信号；可编程控制器(94)通过控制输出电路(97)、正向斩波器(3)、反向斩波器(6)、正向动作开关(41)和制动开关(42)与电动车电动机电枢相连。
专利摘要一种电动车二元动力装置由发电机组、可控整流桥、可控充电部分、超级电容器组、斩波器和控制器构成。交流发电机组的电源输出端与可控整流桥和可控充电部分相连，可控充电部分的直流电源输出端与超级电容器组的阳极相连，超级电容器组的阳极通过二极管与可控整流桥输出的正极相连，并通过斩波器与电动车的电动机电枢相连。在电动车正常运行时，由电动车组装的内燃交流发电机组为电动车提供动力，如果还有富余的电能就向超级电容器组充电。当电动机在制动状态时，超级电容器组充电储备能量。一旦遇上电动车加速超车或爬坡时，由交流发电机组和超级电容器组共同为电动车提供动力，即超级电容器组释放电能补充电动车需要的冲击电能。
文档编号B60K6/22GK2563014SQ0224430
公开日2003年7月30日 申请日期2002年8月7日 优先权日2002年8月7日
发明者董人麟, 王嘉善, 王海杰 申请人:董人麟, 王嘉善, 哈尔滨巨容新能源有限公司