专利名称：一种太阳能pv自力城市车的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车制造业的可再生能源利用领域，特别涉及一种可改变内燃机的能 源消耗和空气污染现状的太阳能PV自力城市车。
背景技术：
当前，由于能源现状，以及日益严重的环境污染，联合国有关机构与各国政府近几 年来逐步加大环境治理力度，同时在政策上和人力、物力、财力上也加大了可再生能源利用 上的投入。内燃机引擎在其100多年的发展历程中，已经达到性能提升的极限。驾驶员现 在期望的引擎性能和效率采用任何其它替代技术都很难实现。但内燃机引擎迫于环保压力 注定将被取代，更何况有限的传统燃料资源将进一步推动这一进程。据报载每年世界各地 的车展，都会出现以太阳能为动力的车或其它新型能源动力车。电动车虽然不断面试，但是不同程度的存在下述问题充电时间长、一次充电续行 里程较短，该类车存在续行问题和充电时间问题；太阳能直接驱动车型所占空间面积较大， 不适于在比较拥挤的城市使用；比能量低、使用寿命短；造价成本高及安全行使等问题。致 使电动车迟迟难以投向市场。太阳能动力车另外一项不足是阴雨天或夜晚需要其它动力源、已经面世的多种 太阳能电池转换效率较低，是制约车业应用的瓶颈。为了解决以上不足，不少企业研制了燃料电池动力车。例如在东京汽车大展上， 展出戴姆勒克里斯勒公司的F500 Mind型混合燃料动力样车。丰田公司展出的Fine-N是 另外一部概念车，该车采用燃料电池作动力，并且应用生物技术来识别驾驶人员，在确认后 能够自动发动引擎。该车的突出表现是它的行驶范围达到了 500km(按10/15模式)。行驶 范围的提升是由于以下两方面的改进。第一，改进了电动机以及燃料与空气的供给结构，使 得单位重量的水提供的电能输出得以提高。第二，提高了高压氢气储藏罐的压力。现在的 最高充气压力为70MPa，大约是以前35Mpa的两倍。虽然该公司将携带的储藏罐的总数由4 瓶减少为3瓶，仍然使总的储存容量提高了 10 20%。该类设计是提高了行驶范围，增加了总的储存容量10 20%，现在的最高充气压 力为70MPa，大约是以前35Mpa的两倍。所以它也降低了安全行使系数，每一辆小车都带3、 4个近700kg压力的气压瓶，一旦有事故其破坏力是黑色炸药的数倍。
发明内容
鉴于现有技术存在的不足，本发明提供了一种太阳能PV自力城市车。充分利用可 再生能源、缓解能源紧张现状；减少城市公路废气排放、改善生存环境促进民生发展，逐步 解决城市热岛现象。本发明为实现上述目的，所采取的技术方案是一种太阳能PV自力城市车，包括 太阳能PV自力城市车的PV励磁交流发电机MI PVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组 件PV、励磁储备电源VRLA2、自发电储能设备VRLAl，其特征在于还包括调节器、启动电容、照明信号电路、直流驱动机MG IZDJ构成的整机电路，所述整机电路中的调节器分别与交流 发电机MI PVFDJ、太阳能电池组件PV、励磁储备电源VRLA2、自发电储能设备VRLAl、整流 电路连接，所述太阳能电池组件PV通过二极管DFl分别与交流发电机MI PVFDJ、励磁储备 电源VRLA2连接，所述自发电储能设备VRLAl分别与整流电路、直流电动机MG IZDJ、启动 电容、照明信号电路连接；具体电路连接为所述PV励磁交流发电机MI PVFDJ转子的Ml-I 端一路通过整机电路的电压表VF接转子的M1-2端及地，另一路通过电流表AF接电子开关 TK3的3脚及电子开关TK2的2脚，电子开关TK3的2脚通过发光二极管DB2接地，电子开关 TK3的1脚接运行开关K2-4的一端，运行开关K2-4的另一端接保护二极管DFl的负极及运 行开关K2-2的一端，保护二极管DFl的正极一路接太阳电池组PV，另一路通过电压表VPV 与太阳能电池组PV及地相接，运行开关K2-2的另一端一路通过连接件P3及保险管FP3接 励磁储备电源VRLA2，励磁储备电源VRLA2通过保护二极管DD2接地，另一路接报警灯DBl 的负极及电子开关TK2的1脚及电子开关TK3的TK3-1脚，电子开关TK3的TK3-2脚接地， 报警灯DBl的正极接电子开关TKl的2脚，电子开关TKl的1脚接保险管FPl并通过连接件 P2接电流表AC的一端，电流表AC的另一端分别接整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极 管D3的负极，电子开关TKl的3脚一路接电子开关TK2的TK2-1脚、电子开关TKl的TKl-I 脚，电子开关TK2的TK2-2脚、电子开关TKl的TK1-2脚接地，另一路接运行开关Kl-I的一 端及保险管FP2、保险管FP4的一端，运行开关Kl-I另一端接自发电储能设备VRLA1，自发 电储能设备VRLAl通过二极管DDl接地，保险管FP2的另一端通过连接件P1、电流表AD接 运行开关K2-1及运行开关K2-3的一端，保险管FP4的另一端接自力城市车远光灯DY、近光 灯DJ、指示灯DX1、指示灯DX2、保险管FP6、保险管FP5的一端，远光灯DY、近光灯DJ、指示 灯DX1、指示灯DX2的另一端分别通过保险管FDY、保险管FDJ、保险管FX1、保险管FX2接地 并接插座JC，保险管FP5的另一端接插座JC，电容Cl、电容C2、电容C3并联，其正极端接运 行开关K2-3的一端，其负极接整流二极管D6的正极、保护二极管DD3负极及地，保护二极 管DD3的正极接直流电动机的负端，直流电动机的正端接运行开关K2-1、运行开关K2-3的 另一端并通过电压表VD接地。本发明的特点是本发明的太阳能PV自力城市车的动力源泉是交流自力发电机。 发电机的励磁能来源于太阳能，也就是说太阳能PV转换励磁电流是本发明的一次能源。经 交流自力发电机转换输出的二次能源是本车的动力。不存在比能量、充电时间、续行里程、 占空间面积、高压源等安全问题。使用寿命方面因采用电器拖动，其工作磨损量肯定小于 内燃机。传动部分与常规汽车损耗近似。因此，动力部分寿命大于常规汽车，传动部分寿命 不低于常规汽车。材料和能耗方面制造材料的消耗及能耗都低于常规汽车。因为它不存在内燃机 的铸造和精密机加工，所以从材料、加工设备、人工费等方面都大大的降低成本。本发明不 需要外加运行能源(每月检查一次储能蓄电池，当发现其电压偏离正常工作范围时，采用市 电恒压充电1池)，所以大大的降低社会石油的消耗量，为解决能源危机现状开辟一条新途径。总之，本发明能比较好地解决了充电时间长、一次充电续行里程较短、所占空间面 积较大、质量和体积太大；比能量低、使用寿命短；造价成本高及安全行使等问题。因为它不采用燃料电池车结构，所以就不存在高压氢气储藏罐，也就是解决了安全行使问题；造价成本低于内燃机、拖动系统无大量的机械磨损所以使用寿命比内燃机 要长。
图1为本发明的电路连接框图； 图2为本发明的电路原理图。
具体实施例方式如图1所示，太阳能PV自力城市车，包括太阳能PV自力城市车的PV励磁交流发 电机MI PVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、励磁储备电源VRLA2、自发电储 能设备VRLA1，还包括调节器、启动电容、照明信号电路、直流电动机MG IZDJ构成的整机电 路，整机电路中的调节器分别与交流发电机MI PVFDJ、太阳能电池组件PV、励磁储备电源 VRLA2、自发电储能设备VRLA1、整流电路连接，太阳能电池组件PV通过二极管DFl分别与 交流发电机MI PVFDJ、励磁储备电源VRLA2连接，自发电储能设备VRLAl分别与整流电路、 直流电动机MGIZDJ、启动电容、照明信号电路连接；具体电路连接为整流二极管Dl与整流 二极管D4、整流二极管D2与整流二极管D5、整流二极管D3与整流二极管D6分别串联后各 组之间再并联，整流二极管Dl的正极接PV励磁交流发电机MI PVFDJ定子的A端，整流二 极管D2的正极接PV励磁交流发电机MI PVFDJ定子的B端，整流二极管D3的正极接PV励 磁交流发电机MI PVFDJ定子的C端，还包括整机电路，所述PV励磁交流发电机MI PVFDJ 转子的Ml-I端一路通过电压表VF接转子的M1-2端及地，另一路通过电流表AF接电子开 关TK3的3脚及电子开关TK2的2脚，电子开关TK3的2脚通过发光二极管DB2接地，电子 开关TK3的1脚接运行开关K2-4的一端，运行开关K2-4的另一端接保护二极管DFl的负 极及运行开关K2-2的一端，保护二极管DFl的正极一路接太阳电池组PV，另一路通过电压 表VPV与太阳能电池组PV及地相接，运行开关K2-2的另一端一路通过连接件P3及保险管 FP3接励磁储备电源VRLA2，励磁储备电源VRLA2通过保护二极管DD2接地，另一路接报警 灯DBl的负极及电子开关TK2的1脚及电子开关TK3的TK3-1脚，电子开关TK3的TK3-2脚 接地，报警灯DBl的正极接电子开关TKl的2脚，电子开关TKl的3脚一路接电子开关TK2 的TK2-1脚、电子开关TKl的TKl-I脚，电子开关TK2的TK2-2脚、电子开关TKl的TK1-2脚 接地，另一路接运行开关Kl-I的一端及保险管FP2、保险管FP4的一端，运行开关Kl-I另 一端接自发电储能设备VRLAl，自发电储能设备VRLAl通过二极管DDl接地，保险管FP2的 另一端通过连接件P1、电流表AD接运行开关K2-1及运动开关K2-3的一端，保险管FP4的 另一端接自力城市车远光灯DY、近光灯DJ、指示灯DX1、指示灯DX2、保险管FP6、保险管FP5 的一端，远光灯DY、近光灯DJ、指示灯DX1、指示灯DX2的另一端分别通过保险管FDY、保险 管FDJ、保险管FX1、保险管FX2接地并接插座JC，保险管FP5的另一端接插座JC，电容Cl、 电容C2、电容C3并联，其正极端接运行开关K2-3的一端，其负极接整流二极管D6的正极、 保护二极管DD3负极及地，保护二极管DD3的正极接直流电动机的负端，直流电动机的正端 接运行开关K2-1、运行开关K2-3的另一端并通过电压表VD接地。工作原理
司乘人员打开运行开关Ki-I (电源锁)以后主机回路已进入运行状态。司乘人员操纵起动开关时运行开关K2-1、运行开关K2-3闭合、同时运行开关K2-2打开，太阳能PV自力城 市车启动。此时自发电储能设备VRLA1--阀控式密封铅酸蓄电池与直流电动机启动电容 Cl、电容C2、电容C3同时投入运行，为直流牵引电动机MGl ZDJ提供初始启动动力源。这里 我们采用超级电容器改善汽车启动性能，太阳能自力城市车运转起来以后，会带动太阳能 PV励磁交流发电机Ml PVFDJ旋转，太阳能电池组件PV转换出来的电流会通过交流发电机 励磁绕组与地成为回路。这就是励磁过程的产生，只要运转太阳能PV励磁交流发电机Ml PVFDJ就会输出交流电来。交流电流通过桥式整流电路输出直流电流。该电流就是直流牵 引电动机MGl ZDJ的运行动力源。经过计算，在某一时速的情况下，太阳能PV励磁交流发 电机输出的功率足够推动牵弓I电动机运转。其速度大于设计某时速值时，太阳能PV励磁交 流发电机输出的功率大于牵引电动机功耗，这一特殊电能就是自发电储能设备VRLAl—阀 控式密封铅酸蓄电池反补充的电能量。该发明与常规交流发电机的不同在于太阳能PV转换能代替了大型机组的励磁机 或小型机组的直流电源。同时解决了励磁机的原动力问题和蓄电池的自重问题，更为重要 的是必须解决蓄电池充电问题。当自发电储能设备VRLA1--阀控式密封铅酸蓄电池的工作电压达到额定值时， 电压调节器TKl电子开关动作，断开自发电储能设备VRLAl—阀控式密封铅酸蓄电池的充 电回路，接通阴雨天励磁储备电源VRLA2—阀控式密封铅酸蓄电池充电回路为其充电。当阴雨天励磁储备电源VRLA2—阀控式密封铅酸蓄电池的工作电压达到额定值 时，-电压调节器电子开关TK3动作切断太阳能电池组件PV的励磁电源，致使一太阳能 PV励磁交流发电机Ml PVFDJ停止发电。此时由自发电储能设备VRLAl阀控式密封铅酸蓄 电池提供直流牵引电动机MGl ZDJ的运行动力电流。当自发电储能设备VRLA1--阀控式密封铅酸蓄电池的工作电压低于设定值时， 电压调节器电子开关TKl复位，太阳能PV励磁交流发电机Ml PVFDJ与三项桥式整流电路 做好为其充电的准备。当自发电储能设备VRLA1--阀控式密封铅酸蓄电池的工作电压低 于设定值5 %时，电压调节器电子开关TK2动作，沟通了阴雨天励磁储备电源VRLA2—阀 控式密封铅酸蓄电池与太阳能PV励磁交流发电机Ml PVFDJ的励磁回路，交流发电机恢复 发电为牵引电动机提供动力源。达到某时速值时，太阳能PV励磁交流发电机输出的功率大 于牵引电动机功耗，这一特殊电能再次为自发电储能设备VRLA1--阀控式密封铅酸蓄电 池补充电能量。如此反复运转。在运行期间，当励磁储备电源VRLA2—阀控式密封铅酸蓄电池的工作电压低于 设定值时，电压调节器电子开关TK 3再次动作，恢复太阳能电池组件PV励磁。恢复初始状 态。当自发电储能设备VRLA1--阀控式密封铅酸蓄电池的工作电压低于设定值的某 一数值时，电压调节器电子开关TK2动作，沟通了阴雨天励磁储备电源VRLA2—阀控式密 封铅酸蓄电池与太阳能PV励磁交流发电机Ml PVFDJ的励磁回路，此时太阳能电池组件PV 与阴雨天励磁储备电源VRLA2—阀控式密封铅酸蓄电池并联为太阳能PV励磁交流发电机 Ml PVFDJ-提供励磁电流提高其发电量。同理当遇到阴雨天时，也是电压调节器电子开关 TK2迫使阴雨天励磁储备电源VRLA2—阀控式密封铅酸蓄电池为太阳能PV励磁交流发电 机Ml PVFDJ提供励磁电流，保证整车正常运行。
该车停止运行期间运行开关K2-1、运行开关K2-3打开，运行开关K2-2处于闭合状 态，使太阳能电池组件PV-转换出来的电流会为阴雨天励磁储备电源VRLA2---阀控式密封 铅酸蓄电池充电，补充其运行损耗。虽然两组蓄电池的容量、功率和质量不足电瓶车所配蓄电池的2 / 3，经过计算 自发电储能设备VRLA1，阀控式密封铅酸蓄电池的配置功率应能保证其运行100km。阴雨天 励磁储备电源VRLA2，阀控式密封铅酸蓄电池应能保证其独立励磁Mh，以保证阴雨天正常 运行。
权利要求
1. 一种太阳能PV自力城市车，包括太阳能PV自力城市车的PV励磁交流发电机MI PVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、励磁储备电源VRLA2、自发电储能设备 VRLA1，其特征在于还包括调节器、启动电容、照明信号电路、直流驱动机MG IZDJ构成的 整机电路，所述整机电路中的调节器分别与交流发电机MI PVFDJ、太阳能电池组件PV、励磁 储备电源VRLA2、自发电储能设备VRLA1、整流电路连接，所述太阳能电池组件PV通过二极 管DFl分别与交流发电机MI PVFDJ、励磁储备电源VRLA2连接，所述自发电储能设备VRLAl 分别与整流电路、直流电动机MG IZDJ、启动电容、照明信号电路连接；具体电路连接为所 述PV励磁交流发电机MI PVFDJ转子的Ml-I端一路通过整机电路的电压表VF接转子的 M1-2端及地，另一路通过电流表AF接电子开关TK3的3脚及电子开关TK2的2脚，电子开 关TK3的2脚通过发光二极管DB2接地，电子开关TK3的1脚接运行开关K2-4的一端，运 行开关K2-4的另一端接保护二极管DFl的负极及运行开关K2-2的一端，保护二极管DFl 的正极一路接太阳电池组PV，另一路通过电压表VPV与太阳能电池组PV及地相接，运行开 关K2-2的另一端一路通过连接件P3及保险管FP3接励磁储备电源VRLA2，励磁储备电源 VRLA2通过保护二极管DD2接地，另一路接报警灯DBl的负极及电子开关TK2的1脚及电子 开关TK3的TK3-1脚，电子开关TK3的TK3-2脚接地，报警灯DBl的正极接电子开关TKl的 2脚，电子开关TKl的1脚接保险管FPl并通过连接件P2接电流表AC的一端，电流表AC的 另一端分别接整流二极管D1、整流二极管D2、整流二极管D3的负极，电子开关TKl的3脚 一路接电子开关TK2的TK2-1脚、电子开关TKl的TKl-I脚，电子开关TK2的TK2-2脚、电 子开关TKl的TK1-2脚接地，另一路接运行开关Kl-I的一端及保险管FP2、保险管FP4的 一端，运行开关Kl-I另一端接自发电储能设备VRLAl，自发电储能设备VRLAl通过二极管 DDl接地，保险管FP2的另一端通过连接件Pl、电流表AD接运行开关K2-1及运行开关K2-3 的一端，保险管FP4的另一端接自力城市车远光灯DY、近光灯DJ、指示灯DX1、指示灯DX2、 保险管FP6、保险管FP5的一端，远光灯DY、近光灯DJ、指示灯DX1、指示灯DX2的另一端分 别通过保险管FDY、保险管FDJ、保险管FX1、保险管FX2接地并接插座JC，保险管FP5的另 一端接插座JC，电容Cl、电容C2、电容C3并联，其正极端接运行开关K2-3的一端，其负极接 整流二极管D6的正极、保护二极管DD3负极及地，保护二极管DD3的正极接直流电动机的 负端，直流电动机的正端接运行开关K2-1、运行开关K2-3的另一端并通过电压表VD接地。
全文摘要
本发明涉及一种太阳能PV自力城市车，包括太阳能PV自力城市车的PV励磁交流发电机MIPVFDJ及三相桥式整流电路、太阳能电池组件PV、励磁储备电源VRLA2、自发电储能设备VRLA1，还包括调节器、启动电容、照明信号电路、直流驱动机MGIZDJ构成的整机电路，本发明的特点是解决了充电时间长、一次充电续行里程较短、所占空间面积较大、质量和体积太大；比能量低、使用寿命短；造价成本高及安全行使等问题，因为它不采用燃料电池车结构，所以就不存在高压氢气储藏罐，也就是解决了安全行使问题；造价成本低于内燃机、拖动系统无大量的机械磨损所以使用寿命比内燃机要长。
文档编号B60L11/00GK102082492SQ20101060264
公开日2011年6月1日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者单彩云, 孔大铮, 王成群, 王风顺, 邵广义, 郑轶涛 申请人:天津市津天温度仪表科技有限公司