[发明专利]基于轮轴发电机的车用能量回收及利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆技术，尤其是一种通过能量回收来减少燃油车辆油耗及电动汽车耗电的方法，具体地说是一种基于轮轴发电机的车用能量回收及利用方法。 

背景技术

传统动力汽车在给现代社会带来交通便捷和经济发达、市井繁华的同时，也带来了日益加剧的能源浪费、石油紧缺、环境污染等严重的社会问题。近年来，电动汽车因其节能环保受到各国政府的重视，但因电池的价格、重量以及有限的电池能量对其速度和续驶里程的限制，影响了电动车的快速推广，使得目前传统汽车发展仍然势头不减，大量的汽车废气污染、PM2.5超标等形成众多城市的雾霾天气，严重危害人们健康。 

一般传统汽车的12V或24V供电系统是由发动机通过皮带直接带动汽车发电机，给车上电器提供电能同时给电瓶充电。现在的电动汽车、混合动力车使用或间断使用电动机驱动，但在车辆刹车、减速滑行或下坡时通过电路转换及控制将主驱电动机转变为发电机，利用汽车的惯性动能发电，给电动车的电池组充电，使这部分本来费弃的能量得以回收储存并再利用于驱动车辆。而目前的传统汽车是靠发动机驱动，基本上还没有成熟实用的能量回收功能，目前对汽车的能量回收利用已在混合动力和纯电动车上实现，而传统汽车的能量回收方案主要有液压能、空气能及高速飞轮等几种储能方法，但都存在体积大、成本高，实用性差等缺陷，至今未能投入实际使用，而通过电能回收、蓄电池储能无疑是最简便实用的方法，传统汽车上本来就有给12/24V电瓶充电和供电的发电机，只要加以改动，加上超级电容和智能控制系统，就可以低成本较方便地实现能量回收利用。 

另一方面，现有的汽车电器增加越来越多，如发动机点火控制系统、车载视频音响、安全防盗、遥控、门窗及前舱盖行李厢盖电动化、ABS等需要耗用更多的电能，车辆不得不采用更大容量的发动机，消耗更多燃油来驱动发电，还有一些空调压缩机、空压机泵、水泵、燃油泵、液压泵、风扇等也依靠发动机驱动，使汽车发动机的功率不断加大。相对于电动汽车来说，数量庞大的传统汽车功耗大、效率低，又白白浪费了刹车、滑行、下坡时可以回收的能量，使整个社会的燃油消耗和污染排放越演越烈。 

综上所述，目前对汽车的能量回收利用主要在混合动力和纯电动车上实现，需要将主驱动电机转变为发电机并在控制器的控制下回收部分能量。而传统燃油汽车的能量回收目前还在方案阶段，因成本高、体积大、实施困难的缺陷，目前还没有实用的能量回收装置问世。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的燃油汽车一方面用电设备数量增加，用电量增加，另一方面又浪费大量的动能在制动过程中，发明一种能减少传统燃油汽车能耗和污染的基于轮轴发电机的车用能量回收及利用方法。它结合了传统汽车的能量回收及原有发动机辅机采用电驱动取代发动机驱动的双重节能方案及控制系统。 

本发明的技术方案是： 

一种基于轮轴发电机的车用能量回收及利用方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，将原来由发动机直接驱动的发电机改为由汽车离合器后的传动系轮轴驱动，既减轻了发动机的负荷，保留了发动机驱动发电的功能，又实现了刹车滑行时由轮轴带动发电机继续工作发电，对动能能量进行回收；

其次，采用双电压发电机和耐大电流充电的高压蓄电池组，并在蓄电池充电回路上增加超级电容，使汽车在高速或低速刹车滑行时都能充分地回收、储存能量；

第三，将原发动机直接驱动的辅机更换为电驱动辅机并由高压发电机和高压蓄电池在智能控制下供电运转，进一步降低发动机负荷、充分利用回收的电能工作；

第四，采用基于CAN总线通信的能量回收控制系统随时监测低压电瓶及高压蓄电池的电压及充、用电数据，给出双电压发电机所需的励磁电流以调节发电机输出的电压和电流，同时根据电瓶电压情况和电制动力矩限制的需要对励磁电流给以反馈和节制，实现对车辆传动系机械强度和电瓶蓄电池组充电安全的保护。

所述的轮机辅机包括空调压缩机、液压泵、燃油泵及水箱散热风扇。 

控制系统给出双电压发电机所需的励磁电流以调节发电机输出的电压和电流时，如发动机带动车辆正常行驶时则发电机励磁电流为尽可能小或零，以尽量不用或少用发动机功耗，而在车辆处于刹车或滑行状态时，励磁电流增大以求能量回收最充分。 

所述的驱动双电压发电机轮轴为车轮轴或传动轴系的任何旋转轴，传动方式是皮带或齿轮传动。 

所述的双电压汽车发电机的定子绕组采用双线并绕或中间抽头方式实现双电压输出，分别经三相整流输出低压12/24V输出和110/220V高压输出。