生物质可再生能源环保生态电动汽车的制作方法
【专利摘要】生物质可再生能源环保生态电动汽车。由电子电力驱动装置、整车电子控制器、燃料存贮装置、能源转换装置与驱动桥、差速器、半轴、车轮组成的驱动装置与车身辅助操控装置，分别通过底盘、机械、电路、管道、轴经过机械联结，电子联结，电力联结，热联结构成生物质可再生能源环保生态电动汽车。该车解决了大规模城市化和现代社会发展中交通运输工具实现绿色低碳、节能环保、安全生态的难题，免除了不可再生矿物能源石油、煤碳、天然气、核原料，解决了大规模城市化大气污染的难题。量产制造使用维护成本低，机械运动零部件比燃油内燃机汽车减少90％，其能源利用综合效率为50％，动力消耗为市区工况法每行驶100公里消耗液态燃料10升(6M3CH4)，燃料成本人民币7.20元。
【专利说明】生物质可再生能源环保生态电动汽车
【技术领域】
[0001 ] 本发明实用新型涉及一种电动道路运输工具。
【背景技术】
[0002]石油是一次性不可再生的矿物能源，形成它要经过距今200万至上亿年时间。近两个世纪人类大规模开发利用石油，发展内燃机燃油汽车，使人类进入了工业化现代化社会，同时也产生了全球关注的气侯变暖，能源短缺，环境污染，公众健康受到损害的问题。为此人类社会已经付出了巨大的代价，影响了社会的可持续发展，因此开发利用清洁环保、节能高效、绿色生态、安全低碳、生物质可再生能源的环保生态电动汽车，已成为人类社会的共识。
[0003]目前由于开发电动汽车还存在技术难度高，制造成本高，续驶里程短，载质量小，停车充电时间长，没有符合电动汽车技术性能的高比功率电动机(发动机)和高比能量电池(能量源)，为此开发生物质可再生能源环保生态电动汽车已成为人类社会实现可持续发展的重要紧迫课题。
【发明内容】
[0004]本发明实用新型的目的在于提供一种生物质可再生能源环保生态电动汽车。该生物质可再生能源环保生态电动汽车以可再生生物质能源-液态人工沼气(甲烷CH4)为该车能量源(能源)，以电机(电动机/发电机)为动力源(功率源)，以燃料电池为燃料/电能低碳转换装置，与整车电子控制器，通过车身辅助操控装置，由人工控制高效率将燃料(能量源)转换成车身的动能，是实现清洁环保、节能高效、安全低碳，生态化、智能化、现代化、能源(燃料)可再生的实用新型电动道路运输工具。
[0005]结合附图1本发明实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:由电子电力驱动装置1、整车电子控制器2、燃料存贮装置3、能源转换装置4与驱动桥、差速桥、半轴、车轮组成的驱动装置与车身辅助操控装置，分别通过底盘、机械、电路、管道、轴经过机械联结，电子联结，电力联结，热联结构成生物质可再生能源环保生态电动汽车。
[0006]结合附图2，电子电力驱动装置I由定子5、转子6、滑环7、位置传感器8、电子控制器9通过上述各部分分别经机械、电路、外壳、轴连成一体构成电子电力驱动装置-电机(发动机)。
[0007]结合附图3，按照上述装置，转子由可调变量直流线圈绕组励磁，在电机气隙中产生径向变量磁场，同时定子由可调变量交流电流线圈绕组产生变量交变径向磁场。首先由人工控制将直流电源电流经斩波器-Pwm脉宽调制器转变为可控调压变量直流电流配已控制输出电压指令，通过电刷-滑环输入转子电枢产生电磁反应磁场；同时再由人工控制将电源电流经位置传感器、逆变半导体、控制器组成的自同步式或自控式变频同步电路与功率逻辑开关构成的换相电路，由位置传感器检测转子位置信号，电子控制器对位置信号进行反馈处理产生相应开关信号，开关信号以一定顺序触发功率半导体将电源电流功率以一定逻辑关系将可调交流方波电流(短距脉冲波)输入分配给定子各相绕组线圈，在电机中产生梯形波的磁场分布和梯形波的感应电动势，同时采用离散转子位置反馈信号控制换向，无需坐标变换与输入转子可调变量直流电流产生的可调变量直流磁场，使电机定子电枢产生的磁场与磁动势与转子电枢转子磁场产生的磁动势在空间保持X / 2rad电角度,相互作用产生磁场转矩驱动电枢旋转带动负载-车身实现电动汽车前进、后退、调速、变速、停车与紧急制动(刹车)。
[0008]结合附图4，整车电子控制器2由硬件与软件构成；由电子控制单元E⑶，输入电路接口、输出电路接口、各种传感器、控制模块、执行元件组成的硬件部分。由支配电子控制器单元(ECU)的各种程序、数据采集、数据计算、数据处理、数据存储、输出控制、系统监控、系统自诊断组成软件部分。通过电子电路将硬件部分分别联结成一体与软件相互配合构成整车电子控制器。
[0009]结合附图5，燃料存储装置3由低温贮槽10、冷量交换器11、进液管12、出液管13、制冷机14、氮气瓶15、蒸发器16通过电路、机械、管道分别连成一体构成燃料存储装置。
[0010]按照上述装置，-162°c低温燃料经进液管输入低温贮槽储存，同时由制冷机、氮气瓶、冷量交换器为低温燃料提供-77K低温冷量，使低温燃料保持低温状态，无压力长期稳定储存。同时由整车电子控制器控制按需供给能源转换装置。
[0011]按照上述装置，高压氮气进入制冷机，低温冷却后送入冷量交换器冷却液体燃料后返回制冷机形成闭路循环；其制冷机工作是利用逆向斯特林循环制取冷能量，这一循环是由两个等温过程和两个等容过程组成的热力循环，即等容回热循环。其工作过程1:分布在压缩腔内的工质气体-高压氢(氦)气被上升到主活塞压缩，压力由Pjl加到最大压力Pmax，其压缩热由水冷却带走，即等温压缩过程。过程I1:主活塞不动，工质气体受到下降的压出器驱赶，流经蓄冷器到膨胀腔顶部，在流经蓄冷器时，工质气体被前一循环留下的冷量冷却，由于此刻工质气体所占的容积保持不变，因此在工质气体温度下降时，其压力Pmax便降到P2，即等容冷却过程。过程II1:主活塞与压出器同时向下运动，使工质气体膨胀，压力由P2下降至最小压力Pmin，其温度也随之下降，并把冷量输送给冷头，即等温膨胀过程。过程IV:主活塞不动受膨胀后的冷工质气体，由于压出器上升，流经冷头内筋、蓄冷器、水冷却器、返回到压缩腔。工质气体在通过蓄冷器时被加热，而其本身的冷量传给蓄冷器，为下次循环做准备，即等容升温过程。上述过程连续重叠进行将氮气冷却为液态氮N2，液态氮进入低温贮槽中冷量交换器与燃料进行热交换后返回制冷机，形成闭路循环。
[0012]按照上述装置液体燃料送往燃料电池前先流经蒸发器，在蒸发器首先使冷流体液态燃料沼气-甲烷CH4,吸收了热流体-空气放出的热量而被复热到接近大气的温度，即热流体(大气)放出热量，冷流体(燃料)吸收热量，热流体放出的热量等于它所减少的能量，冷流体吸收的热量等于它所增加的能量，冷流体能量的增加等于热流体能量的减少，它们之间没有功量的交换。即由液体燃料的沸点_162°C复热到接近大气的温度288K，即温度越高燃料气体分子的动能越大，燃料气体分子的位能也越大，即燃料气体单位体积迅速扩大达到液态时的625倍，然后气体燃料送往能源转换装置。
[0013]结合附图6，能源转换装置4由燃料电池17、蓄电池18、空压机19、膜分离器20、重整器21通过电路、机械、管道分别连成一体组成能源转换装置。
[0014]按照上述装置，燃料沼气-甲烷CH4进入重整器(等离子催化裂化反应器)，在高温等离子体火焰流作用下，燃料与氧气、水蒸气混合与催化剂进行催化裂化反应生成H2、CO、CO2其反应式为:
[0015]CH4+H20 — 3H2+C0
[0016]C0+H20 — C02+H2
[0017]CH4+202- — C02+2H20
[0018]CH4+1 / 202 —C0+2H2
[0019]经过重整器反应后的燃料H2、CO进入燃料电池。
[0020]按照上述装置，在燃料电池燃料氢H2、一氧化碳CO进入燃料电池；同时空气首先进入空压机，在空压机中靠消耗外功提高空气的压力，对外放出的热量被冷却水带走的热量大于空压机消耗的功，使空压机压缩前后的温度保持不变，仅空气压力提高，即等温压缩。空气收入与支出的数值等于空气本身内部能量的变化，由式表示为Ak-qk=;^-;^或
在实际中，空气在等温压缩时，虽然压力提高了，而它本身的能量(焓值)却降低了即ii>i2等温压缩时冷却水带走的热量大于空压机消耗的功，它等于空气减少的部分能量(ii_i2)与压缩功之和。
[0021]按照上述装置，带压空气进入膜分离器再透过高分子膜非多孔膜时，首先气体分子与膜接触，被吸附到膜的高压侧表面溶解，在膜的低压侧解析出来，空气的溶解-扩散是在膜上没有连续通道的情况下，靠聚合物母体上链段的热挠动产生瞬变渗透通道进行的，
空气在膜内扩散传递由下式表示
【权利要求】
1.生物质可再生能源环保生态电动汽车，由电子电力驱动装置(I)、整车电子控制器(2)、燃料存贮装置(3)、能源转换装置(4)与驱动桥、差速器、半轴、车轮组成的驱动装置与车身辅助操控装置，分别通过底盘、机械、电路、管道、轴经过机械联结，电子联结，电力联结，热联结构成生物质可再生能源环保生态电动汽车，其特征是:电子电力驱动装置(I)由定子线圈绕组(5)，转子线圈绕组(6)，由线材叠加成长圆筒形励磁绕组，分别固定于定、转子轴体上，滑环(7)由两只铜制圆环形彼此用绝缘材料间隔与轴绝缘的圆柱体，固定在转子轴上，电子控制器(9)通过导线分别与两只滑环(7)，位置传感器(8)，定子线圈绕组(5)相连，其中定子、转子分别经过轴承与外壳连成一体，位置传感器(8)固定于外壳内；燃料存储装置(3)，低温储槽(10)由圆筒形外壳平底，开口平顶，圆筒形内胆平底，开口平顶，夕卜壳与内胆之间顶部由绝热树脂密封，内胆与外壳之间抽高真空状态10_3-10_4Pa，有进液管(12)、出液管(13)、内胆底部安放冷量交换器(11)，冷量交换器为圆形盘管两端通过管道分别与制冷机冷头相连，通过管道将氮气瓶(15)出口与制冷机(14)冷凝头连成一体，通过管道将出液管与蒸发器(16)进口连成一体；能源转换装置(4)由燃料电池(17)、蓄电池(18)、空压机(19)、膜分离器(20)、重整器(21)上述各部分分别经机械、电路、管道连成一体组成能源转换装置，燃料电池(17)由阴极(22)、阳极(23)、电解质(24)、氧气通道(25)、燃料通道(26)、负极连接体(27)、正极连接体(28)组成并流式叠层波纹板结构，通道在电解质屋两侧面呈平行状态，两种气体的流动方向相同，将镍粉分散在氧化钇/氧化锆载体中，制成多孔电极体，加入钴可以提高电极体的耐硫性，用钌稳定氧化锆对CO具有重整性能，钇-锆-钛混合氧化物电极体可以为甲烷氧化催化剂，其中阳极材料为N1-YSZ、阴极材料为La0.bsr0.4Mn03电解质材料为YSZzro22Y2O3工作温度为650°C，单电池电流密度为500-1000 / mA.CnT2开路电压为1.07 / V，燃料/电能转换效率为50%，燃料在燃料电池中完成化学反应过程，重整器(21)由氧气进口(29)、燃料进口(30)、等离子正电极(31)、等离子负电极(32)、催化剂(33)、燃料出口(34)通过外壳连成一体组成重整器等离子催化裂化器-管式炉，其中燃料气体为甲烷CH4、水蒸气、氧化剂为空气氧含量37%，催化剂为镍基催化剂与助催化剂碱性氧化物K20、Co0.MgO,等离子火焰流为800-1000°C，气体压力为1.6-2.0Mpa,反应生成为H2、CO、CO2其中CO气体变换反应在燃料电池中低温下继续进行。
【文档编号】B60R16/02GK203623377SQ201320896310
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】肖英佳 申请人:肖英佳