专利名称：一种具有能量再生能力的电动车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电动车能量供给系统的改进，具体涉及一种具有能量再生能力的电动车，尤其是电动自行车和电动摩托车。
背景技术：
众所周知，电动车是未来交通、运输工具的发展方向。目前现有电动车存在的主要问题是1.没有有效的能量再生系统，从而导致一次性充电后行程短、有效作功能力差(载重差)，不利于功率的提升；2.在运行过程中只有能量释放，没有有效的能量补充从而导致蓄电池使用寿命减短，减小了蓄电池运用的有效价值；3.单轮(前轮或后轮)、单电机驱动，功率小、爬坡及载重能力差。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种可将机械能转化为电能进行贮存(贮存于电动车蓄电池)，增加电动车功率和提高电动车载重能力，具有能量再生能力的电动车。
本实用新型的目的是这样实现的一种具有能量再生能力的电动车，包括车轮电动机、控制器和蓄电池，车轮电动机连接能量转换器，能量转换器连接控制器以及通过开关连接蓄电池。
所述能量转换器由倍压整流及电压钳位系统、充电电路与控制电路的电气隔离系统和蓄电池过压充电保护系统组成。所述倍压整流及电压钳位系统、充电电路与控制电路的电气隔离系统、蓄电池过压充电保护系统由电动机X相信号输入端与D9+、K6-1相连接；K6-2与控制器X相信号输出端线相连接；K6-3、C1-相连接；C1+、C2-、D1-、D2+、D10+相连接；C2+、D3-、D4+、D12+相连接；D9-、D10-、D11-、D12-、D13-、D14-、D15-、D16-、K5-3相连接；电动机Y相信号输入端与K7-1相连接；K7-2与控制器Y相信号输出端线相连接；K7-3、K1-3、D1+、C3-相连接；C3+、C4-、D2-、D3+、D5-、D6+、D11+相连接；C4+、D4-、D7-、D8+、D16+相连接；
K1-1、K2-3相连接；K2-2、C8-与控制器GND相连接；K2-1、K6-m、K9-n、R5-1、C7-1、Q1-e与蓄电池负极相连接；K3-1、R1-1、S2-1、R3-1、R4-1、S1-1相连接；C8+、K3-2与控制器VCC相连接；K3-3、K4-1相连接；K4-3、K5-1相连接；电动机Z相信号输入端与K8-1相连接；K8-2与控制器Z相信号输出端线相连接；K8-3、C5-、D5+、D13+相连接；C5+、D6-、D7+、D14+、C6-相连接；C6+、D8-、D15+相连接；C7-2、R5-2、Z1+、R4-2相连接；Z1-、Q1-b相连接；Q1-C、K9-m、U1-e、R2-2相连接；R2-1、S2-2相连接；K9-1、R1-2相连接；K9-2、K5-m相连接；K4-m、K5-n相连接；K3-m、K4-n相连接；K2-m、K3-n相连接；K1-m、K2-n相连接；K8-n、K1-n相连接；K7-m、K8-m相连接；K7-n、K6-n相连接；R6-1与PC(刹车信号)相连；R6-2与U1的发光二极管正极相连；U1的发光二极管正负极与控制器GND相连组成。
本实用新型前、后轮都设有驱动电机，前、后轮都作为驱动轮。
并且车轮驱动电机由相同规格的数个电动机并联，以提高有效功率。
本实用新型将普通车下坡及刹车时(两者都靠刹车来降低速度)，损耗于刹车系统上的能量通过能量再生系统(后文称能量转换器)转换、回收、贮存到电动车蓄电池(注在蓄电池不向电动车电动机放电时，而此时，电动车电动机又在机械力作用下运转时，实际上此时该电动车电动机又是发电机)；也可通过人为的蹬踏转动电动机，让其发电后，将机械能通过能量转换器转化为电能贮存到蓄电池，从而达到车在上坡及平路耗电运行时消耗的电能通过下坡、刹车以及人为蹬踏转动电动机发电来补充。通过实验证明掌握好人为蹬踏的频次，可以完全补充。从而提高一次性充电后的行程和有效作功能力(载重能力)，有利于功率的提升。
本实用新型的主要优点是1.具有有效的能量再生系统，从而使一次性充电后行程远、有效作功能力强(载重强)，有利于功率的提升；2.在行驶过程中可对蓄电池进行有效的能量补充，增加蓄电池使用寿命；
3.让前、后轮同时作为驱动轮，采用n(n＝0、1、2、3……)个同种规格电机并联工作，能满足更大功率的需求；4.车轮内部产生作用力来减缓速度，更有利于保证刹车的效果，同时，能明显减小刹车系统与前后轮在刹车时的相互磨损、相互损伤；5.成本低廉、性价比高(能量转换器成本、需成倍增加功率而相应增加的电动机及蓄电池的成本都不高)；6.为汽车电动化提供了理论基础，为真正实现交通运输环保化奠定了基础。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步说明
图1是能量转换器与电动机、蓄电池、控制器之间的工作原理框图图2是能量转换器电原理图图3是能量转换器与电动机、蓄电池、控制器之间的连接关系示意图图4是本实用新型前后轮同时驱动原理连接图图5是本实用新型车轮(前轮或后轮)电动机并联连接关系示意图具体实施方式
现有技术的电动车通常以单轮(后轮或前轮)、单电机作驱动，由蓄电池通过控制器驱动。如
图1所示，本实用新型设计能量转换器，将普通车在下坡或刹车时本该损耗于普通车刹车系统上的能量通过能量转换器转换、回收、贮存到蓄电池；也可通过人为的蹬踏转动电动机，让其发电后，将机械能通过能量转换器转化为电能贮存到蓄电池。(注在蓄电池不向电动车电动机放电时，而此时，电动车电动机又在机械力作用下运转时，实际上此时该电动车电动机又是发电机)。
能量转换器元器件连接关系阐述如图2所示，能量转换器主要由三个系统组成倍压整流及电压钳位系统；充电电路与控制电路的电气隔离系统；蓄电池过压充电保护系统。
图中1、电解电容负极用Cn-表示，电解电容正极用Cn+表示；2、二极管负极用Dn-表示，二极管正极用Dn+表示；3、图中电阻R1、R2、R3、R4、R6右端分别为R1-1、R2-1、R3-1、R4-1、R6-1，左端分别为R1-2、R2-2、R3-2、R4-2、R6-2；R5、C7上端分别为R5-1、C7-1，下端分别为R5-2、C7-2；4、图中稳压管Z1下端为Z1+，上端为Z1-；5、图中各继电器1、2、3脚及线圈引脚分别以Kn-1、Kn-2、Kn-3、Kn-n、Kn-m表示；6、开关S1、S2的1、2脚分别以S1-1、S1-2、S2-1、S2-2表示；7、文中所用继电器K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8、K9不局限于机械触点式继电器，即能行使相同功能的其他元件均可。
8、图中标号X、Y、Z分别表示电动机X、Y、Z相信号输入端；9、三极管Q1的e、b、c极分别表示为Q1-e、Q1-b、Q1-c；10、光电隔离管U1的e、c极分别表示为U1-e、U1-c；连接关系如下电动机X相信号输入端与D9+、K6-1相连接；K6-2与控制器X相信号输出端线相连接；K6-3、C1-相连接；C1+、C2-、D1-、D2+、D10+相连接；C2+、D3-、D4+、D12+相连接；D9-、D10-、D11-、D12-、D13-、D14-、D15-、D16-、K5-3相连接；电动机Y相信号输入端与K7-1相连接；K7-2与控制器Y相信号输出端线相连接；K7-3、K1-3、D1+、C3-相连接；C3+、C4-、D2-、D3+、D5-、D6+、D11+相连接；C4+、D4-、D7-、D8+、D16+相连接；K1-1、K2-3相连接；K2-2、C8-与控制器GND相连接；K2-1、K6-m、K9-n、R5-1、C7-1、Q1-e与蓄电池负极相连接；K3-1、R1-1、S2-1、R3-1、R4-1、S1-1相连接；C8+、K3-2与控制器VCC相连接；K3-3、K4-1相连接；K4-3、K5-1相连接；电动机Z相信号输入端与K8-1相连接；K8-2与控制器Z相信号输出端线相连接；K8-3、C5-、D5+、D13+相连接；C5+、D6-、D7+、D14+、C6-相连接；C6+、D8-、D15+相连接；C7-2、R5-2、Z1+、R4-2相连接；Z1-、Q1-b相连接；Q1-C、K9-m、U1-e、R2-2相连接；R2-1、S2-2相连接；K9-1、R1-2相连接；K9-2、K5-m相连接；K4-m、K5-n相连接；K3-m、K4-n相连接；K2-m、K3-n相连接；K1-m、K2-n相连接；K8-n、K1-n相连接；K7-m、K8-m相连接；K7-n、K6-n相连接；R6-1与PC(刹车信号)相连；R6-2与U1的发光二极管正极相连；U1的发光二极管负极与控制器GND相连.
能量转换器工作原理如下1、图2中S1为车电源总开关，S2为强制能量转换(后文称充电)开关，PC为刹车信号(取自现有电动车刹车信号)。K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8为同种规格继电器，现照图2以K1说明其工作原理当继电器线圈不通电时1、2脚常通，1、3脚断开，继电器线圈通电后，1、2脚断开，1、3脚导通，其余K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8工作原理与K1相同。K1、K2(1、2、3脚组合)串联接于蓄电池负端，K3、K4、K5(1、2、3脚组合)串联通过S1接于蓄电池正端，其目的是使充电时充电系统与车的控制器的电气关系完全隔离，以达到充电系统与任何控制器兼容的目的。将K1、K2及K3、K4、K5串联工作，有达到电气性能相“与”的效果，从而彻底保证充电时充电系统与控制系统完全隔离；3、正常放电运行时S1合、S2开、PC(刹车信号)无，则K9线圈无电，K9-1、K9-2断开，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8处于无电状态，K2-1接通控制器GND，K3-1接通控制器VCC；4、强制能量转换(充电)时当S1、S2(强制充电开关)合，或S1合、S2开、PC(刹车信号)有效时，或S1、S2合且PC有效时，K9线圈通电，K9-1、K9-2接通(假设蓄电池不过压)，K1、K2、K3、K4、K5、K6、K7、K8全部通电吸合，则K2-1断开控制器GND，K3-1断开控制器VCC，K6-1、K7-1、K8-1分别断开控制器X、Y、Z相信号输出端，K3、K4、K5串联接通a、b两点，K1、K2串联接通c、d两点，K6-3、K7-3、K8-3分别接通C1、C3、C5负极。C1、C2、C3、C4、C5、C6与D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8构成倍压充电网络，C3、C4产生4倍电机线电压；D9、D13负极为1倍线电压输出端，D10、D11负极为2倍线电压输出端，D14负极为3倍线电压输出端，D12、D16负极为4倍线电压输出端，D15负极为5倍线电压输出端，这样通过D9、D10、D11、D12、D13、D14、D15、D16成功地将不同线电压都调整、钳位到蓄电池的合理充电电压范围内，保证蓄电池正常有效充电且不损坏蓄电池。同时，通过Q1、Z1、R4、R5、C7构成的过压保护网络，防止蓄电池过压充电，至于Q1、Z1、R4、R5、C7的具体值按实际进行调整，为防止尖峰干扰C7的值宜大一点好；5、C8的作用是当电路转换为充电(即蓄电池与控制器隔离)时，为控制器提供电源以保证PC(刹车信号)能正常输出；其值的大小由需要维持的时间长短来决定，由于从刹车到人反应过来执行强制充电(按下强制充电开关S2)的过程应该在1分钟以内，故维持时间可控制在大于等于1分钟，具体时间长短得综合控制器静态电流(不带负载)、电容容值、电容体积(便于安装)以及实际需要的从紧急刹车到人反应过来执行强制充电过程的时间长短等因素决定。
6、本实用新型能量转换器仅以现有的36V电源电动车为例进行设计的，对于其他特殊电源电压的电动车按以上原理类推即可。同时，根据实际需要的最低不充电转速，对倍压级数进行适当增减即可(倍压级数越多，则最低不充电转速越低)；7、图中元件，以实际需要的电压、电流、响应时间等参数按实际需要进行选择；如图3所示，为
图1的一具体实施方式
连接关系图。图中，PC为刹车信号；标号1为前轮或后轮电动机(电气示意)；S1为电源总开关，安装于蓄电池外壳；S2为强制能量转换(充电)开关，安装于把手上易操作的地方；虚框内为能量转换器，图中示出了外围部件与其内部元件有直接连接点的连接关系，而未示出其他与外围部件不直接相连的元件的连接关系；图中C点为K2-1、K6-m、K9-n、R5-1、C7-1、Q1-e与蓄电池负极的连接点(未示出全部元件)；能量转换器(虚框)内各元器件标号与能量转换器电原理图(图2)上标号严格对应。
如图4所示，为前后轮同时作为驱动轮设计方案。前、后轮同时作为驱动轮，以提高电动机功率。
前后轮同时工作，功率提高，故蓄电池容量及控制器功率需适当调整。前轮电动机与控制器的连接方式与现有市场上电动车后轮电动机与控制器连接方式一致。
注图中标号1为前轮电动机(电气示意)，标号2为后轮电动机(电气示意)。由于能量转换器与蓄电池、控制器、电动机的连接关系在图3中已清楚示出，故在本图中未重复介绍与能量转换器的连接关系；S1为电源总开关安装于蓄电池外壳，K2、K3与能量转换器电原理图图2上K2、K3对应。
如图5所示，前、后轮电动机并联(前轮和后轮都只有一个)工作设计方案，以n(n＝0、1、2、3……)个相同规格电动机并联，并且相应相线应对应一致。
由于电动机并联工作，功率提高，故蓄电池容量及控制器功率需适当调整。控制器可用多个，分别对各电动机进行单独控制以匹配相应的功率要求，蓄电池应按实际需求进行选取。
图中表示n(n＝0、1、2、3……)个电动机并联连接的连接关系，实际在车上的空间位置关系得遵从实际的力学原理关系。
权利要求1.一种具有能量再生能力的电动车，包括车轮电动机、控制器和蓄电池，其特征在于车轮电动机连接能量转换器，能量转换器连接控制器以及通过开关连接蓄电池。
2.根据权利要求1所述的电动车，其特征在于所述能量转换器由倍压整流及电压钳位系统、充电电路与控制电路的电气隔离系统和蓄电池过压充电保护系统组成。
3.根据权利要求2所述的电动车，其特征在于所述倍压整流及电压钳位系统、充电电路与控制电路的电气隔离系统、蓄电池过压充电保护系统由电动机X相信号输入端与D9+、K6-1相连接；K6-2与控制器X相信号输出端线相连接；K6-3、C1-相连接；C1+、C2-、D1-、D2+、D10+相连接；C2+、D3-、D4+、D12+相连接；D9-、D10-、D11-、D12-、D13-、D14-、D15-、D16-、K5-3相连接；电动机Y相信号输入端与K7-1相连接；K7-2与控制器Y相信号输出端线相连接；K7-3、K1-3、D1+、C3-相连接；C3+、C4-、D2-、D3+、D5-、D6+、D11+相连接；C4+、D4-、D7-、D8+、D16+相连接；K1-1、K2-3相连接；K2-2、C8-与控制器GND相连接；K2-1、K6-m、K9-n、R5-1、C7-1、Q1-e与蓄电池负极相连接；K3-1、R1-1、S2-1、R3-1、R4-1、S1-1相连接；C8+、K3-2与控制器VCC相连接；K3-3、K4-1相连接；K4-3、K5-1相连接；电动机Z相信号输入端与K8-1相连接；K8-2与控制器Z相信号输出端线相连接；K8-3、C5-、D5+、D13+相连接；C5+、D6-、D7+、D14+、C6-相连接；C6+、D8-、D15+相连接；C7-2、R5-2、Z1+、R4-2相连接；Z1-、Q1-b相连接；Q1-C、K9-m、U1-e、R2-2相连接；R2-1、S2-2相连接；K9-1、R1-2相连接；K9-2、K5-m相连接；K4-m、K5-n相连接；K3-m、K4-n相连接；K2-m、K3-n相连接；K1-m、K2-n相连接；K8-n、K1-n相连接；K7-m、K8-m相连接；K7-n、K6-n相连接；R6-1与PC(刹车信号)相连；R6-2与U1的发光二极管正极相连；U1的发光二极管正负极与控制器GND相连组成。
4.根据权利要求1、2或3所述的电动车，其特征在于前、后轮都设有驱动电机。
5.根据权利要求1、2或3所述的电动车，其特征在于车轮驱动电机由相同规格的数个电动机并联。
6.根据权利要求4所述的电动车，其特征在于车轮驱动电机由相同规格的数个电动机并联。
专利摘要一种具有能量再生能力的电动车，包括车轮电动机、控制器和蓄电池，车轮电动机连接能量转换器，能量转换器连接控制器以及通过开关连接蓄电池。本实用新型将普通车下坡及刹车时，损耗于刹车系统上的能量通过能量再生系统转换、回收、贮存到电动车蓄电池也可通过人为的蹬踏转动电动机，让其发电后，将机械能通过能量转换器转化为电能贮存到蓄电池，从而达到车在上坡及平路耗电运行时消耗的电能通过下坡、刹车以及人为蹬踏转动电动机发电来补充。从而提高一次性充电后的行程和有效作功能力(载重能力)，有利于功率的提升。
文档编号B60K1/04GK2649392SQ20032011482
公开日2004年10月20日 申请日期2003年10月16日 优先权日2003年10月16日
发明者刘维洪 申请人:刘维洪