一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法与流程

1.本发明涉及电动汽车结构与动能循环转化控制技术领域，特别是涉及一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法。


背景技术：

2.在现有技术中，汽车行驶中的能量实际利用率最高的仅为60％左右，其产生能量损耗的原因主要包括以下几个方面：1、所有在公路上行驶的一切车辆都必须高配动力设备，这是车辆载荷及道路条件、车辆行驶中可能遭遇特殊情况下瞬时加速性能等对车辆动力输出的特殊需求，为了克服车辆载荷时各传动系统的转动惯量以及车辆满载上坡时的顺利起步，所有车辆必须匹配比车辆稳定行驶所需功率大很多的动力设备，但当车辆完成起步而进入稳定行驶时所匹配的动力设备的功率又远远大于所需功率，在这种状况下必然会增加车辆动力设备的无功损耗，造成了车辆行驶中能量的无功浪费，但如可是不匹配大于车辆正常行驶的动力设备，又无法正常实现爬坡起步和复杂路况的行驶，与此同时，当动力设备和车辆行驶还没有形成一定的转动势能时，车辆的起步和低速行驶都比较耗能，在通常情况下车辆起步或爬坡时需要较大动力的时间一般都较短，而正常稳定行驶时间却很长，这样为了很短时间的起步或是爬坡而配备超功率动力设备必然会导致能耗的浪费；2、动力设备、传动系统和刹车系统摩擦生热损耗能量，对整个车辆而言，包括内燃机使用的燃料能量和电动机使用的电能能量有大部分能量是在机械能转化过程中由于摩擦生热而被损耗掉了，特别是内燃机能量损耗特别大，它包括冷却系统散热和排气系统排热以及刹车时摩擦生热而导致的能量损失，燃料燃烧不尽而导致的能量损失以及变速及传动机构中各转动部件摩擦生热所导致的能量损耗。3、车辆行驶中的各种阻力对能量损耗产生一定的影响；其中包括车体形状、道路的摩擦系数，车胎的失圆度等都会导致能量的损耗，不同车体流线形对风阻所产生的能量损耗各不相同，车体流线性好的使车辆在行驶中阻力相对较小，能量损耗相对较小，车体流线性差的行车阻力相对较大，导致能量损耗相对较大，如遭遇冰雪或湿滑路面导致车轮打滑生热产生能量损耗，车胎由于充气不足使车轮失圆使转动阻力增大而导致能量损耗的增大等，这些能量损耗导致汽车的能效利用率普遍在40％左右，最高的不足60％，其能量的有效利用率非常低。
3.能量的有效利用率对整车技术密切相关，整车综合技术的优劣是影响能量效率的关键环节，不同品牌、不同生产厂家以及不同的机械技术其能量的有效利用率各不相同，目前已有部分国产品牌车型在电动或油电混合动力车上应用能量回收技术，并从中得到了一定的节能降耗和增加续航里程的效果，这些品牌车型中主要采用电动机切换发电机发电来进行能量回收，有的称作再生制动，有的称作能量回馈，这一技术的优点在于结构简单，在车辆减速或是刹车时能将动能转化为电能供蓄电池充电和用电设备用电，在一定程度上减少了蓄电池电量的消耗和增加了续航里程，但这一技术也存在一定的弱点，一是动能回收具有间断性，它只是在车辆需要减速时电动机才切换成发电模式开始回收动能，而在车辆正常行驶动能较稳定时不能回收动能，而且选择减速时回收动能使动能随车速的下降而急
速下降，使短暂的动能回收所产生的作用并不大；二是在电动机向发电机转换过程中系统融合度不够而导致发电机励磁瞬时产生的磁阻力让正常行驶的车辆产生拖拽感使乘坐的舒适感降低；三是通过发电时产生的阻力让车辆减速或停车使动能回收不完整而导致大部分动能被白白浪费，汽车在正常行驶过程中，根据复杂的道路状况，城区人车混杂时的交通状况使车辆在行驶过程中总是重复不断的走走停停，时而低速、时而高速，遇紧急情况时还会紧急刹车，这些行驶中的复杂工况都是由驾驶员操控加速踏板和刹车踏板来完成，当驾驶员根据行车中需要减速或停车而踩下刹车踏板时，吸能系统阻力低于刹车时所需阻力，或是所吸能量已超过电池充电或用电设备用电高限时，这一动能依然要依靠传统刹车以摩擦生热的方式被转化成毫无用处的热能散失到环境里去，因此通过简单的动能回收方式使得动能回收存在转化不完整和利用率低的弱点；在现有技术条件下我们发现了电动车在节能和能量回收方面存在的不足，但同时我们也知道在利用动能回收和转化利用方面所面临的诸多困难，这些困难主要表现在动能的特性以及车辆的结构和技术手段上，其中要面临的困难主要表现为：车辆在行驶中的动能特性通常表现为能量大小和强弱的不稳定性和分散性，车辆在行驶中动能的分散性主要表现为包括整个车体的任意部位无论触碰到任何东西都会产生力学反应，车辆行驶中的动能是由车体重量与速度构成的，速度相同，车体质量越大所形成的动能越大，车体质量相同速度越快所形成的动能就越大，由此可见车体的动能由车体重量和行车速度构成，因此动能遍布整个车体并具有分散性，在动能的转化利用方面还包括以下技术困难：1、车辆行驶中所形成的动能具有不可保存的特性；2、动能是滞后力不能直接作为驱动力，由于道路和交通的复杂工况和行车中空气阻力等多种因素导致作用于车体的作用力始终是由强变弱，并且由动能反映出来的力是滞后力不能直接作为驱动力；3、在车辆上安装发电机发电要面临能量守恒问题，如何克服发电负荷时产生的磁阻力；4、在车辆结构和发电传动技术需要克服将分散的动能从车体何处引出、动能的引出量该是多少、采取何种传动方式取出动能、整车动能与发电机的动力需求如何融合、发电机发出的电如何与蓄电池和用电设备融合等一系列技术难题。
4.电能是电动汽车的唯一能源，目前纯电动汽车完全依赖蓄电池充放电循环供电，而蓄电 池受电量存储空间有限导致蓄电池电量和电压是随行驶里程的增加而不断下降，有时仪表显 示还有一定电量但行驶中突然断电使电动车无法行驶，目前我国电动汽车产业发展的速度之 快、规模之大世界有目共睹，而政府和电动车企业也在想方设法着力解决消费者在电动车使 用上面临诸多的难题，其中最核心的难题就是要解决电动汽车的续航里程和充电问题，而企 业也在蓄电池的续航里程上加大研发力度，在小区充电设施的配套，建设充换电服务等加大 资金投入等措施来改善电动汽车使用中的不足，但国家引导快速充电站的建设需要大量的资 金和场地，涉及投资主体的收益和风险问题，由于电动汽车的技术包括蓄电池技术存在诸多 不确定因素，而这些因素会直接影响电动汽车未来的发展前景，一系列不确定性使投资者不 敢轻易投资，其次是企业在小区开展充电配套设施的建设和换电站建设同样面临诸多难题， 一是不同类型的电池对充电设施的要求不同，若充电桩和电池的技术参数不匹配对电池进行 充电会对电池的使用寿命造成一定的影响，特别是目前各汽车厂家所使用的电池种类各不相 同，而且国家目前对电动汽车用电池种类以及与充电桩匹配问题还没有出台统一的标准，电 池质量及充电技术不够完善，导致行驶里程太短，充电等待时间太长，电池使用寿命短成本 过高等问题，其二是企业在小区建设
充电设施需遵得小区物管或电动汽车使用者邻居的同意 才行；其三是企业建设换电站同样面临诸多难题，一是目前电动汽车所使用的蓄电池种类繁 多，其质量和新旧差异等让换电站很是头痛，由于电动汽车受蓄电池储量、蓄电池温度、充 电站网络及充电配套设施的影响，使用者在行车过程中总是会担心蓄电池电压降低或电量用 完让车辆不能行驶而产生的忧虑心理，以上诸多不利因素会直接影响电动汽车产业的快速发 展。


技术实现要素：

5.发明所要解决的技术问题是针对上述所提出的能量有效利用率低，电动汽车蓄电池储量受限、行驶里程短充电时间长、充电配套设施跟不上让使用者倍感忧虑等一系列技术问题，针对上述提出的问题，本发明一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法，采用钢球车轮总成、轮毂、轮轴套管、传动短轴、减速器、发电机共同构成电动汽车的发电结构，传动短轴外端连接钢球车轮总成和轮毂，传动短轴的内端穿入轮轴套管内孔连接减速器的输入轴，减速器的输出轴与带单向齿的发电机转子轴连接，减速器用于匹配行驶中电动车钢球车轮转速与发电机的工作转速，同时增加钢球车轮转动时的输出转矩，改变减速器齿轮类型和输出轴位置可同时改变发电机的安装方向和位置，电动汽车能效智能管理电路集成由发电机负载控制关联感应器组件、电源及控制装置组件、仪表显示组件共同构成，用于实时监测电动汽车行驶中的动能动态并通过相关控制组件实时控制发电机电路通断和输出负荷的强弱，通过采用减速器省力传动和能效智能控制让电动汽车边跑边发电不断为蓄电池加压增流的方法来实现增加续航里程，有助于缓解电池耗电快、充电配套设施不完善、减少电动汽车过度依赖充电设施并有助于提高电动汽车能量的有效利用率，缓解电动汽车由于行驶里程短充电时间长让使用者倍感忧虑等突出问题。
6.本发明通过下述技术方案实现：
7.一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法，其发电结构包括钢球车轮总成、轮毂、轮轴套管、传动短轴、刹车器、刹车器底板、减速器、发电机共同构成电动汽车的发电传动结构，传动短轴外端用于连接钢球车轮总成、轮毂，传动短轴的内花键轴套穿入轮轴套管内孔与减速器单向主动齿和输入轴的外花键轴头连接，减速器从动齿和输出轴内花键轴套与发电机转子轴外花键轴头连接，轮轴套管依附在槽形车架总成上，轮轴套管的内端用于安装减速器和发电机，钢球车轮总成用于电动汽车在行驶过程中增大钢球车轮转动时的动能和输出转矩，减速器用于匹配行驶中电动汽车钢球车轮转速与发电机的工作转速，同时增加钢球车轮转动时的输出转矩使发电机工作时更加省力，改变减速器齿轮类型和输出轴位置可同时改变发电机的安装方向和位置，电动汽车能效智能管理电路集成由发电机负载控制关联感应器组件、电源及控制装置组件、仪表显示组件共同构成，用于实时监测电动汽车行驶中的动能动态并通过电动汽车能效智能管理电路集成实时控制发电机电路通断和输出负荷的强弱，电动汽车能效智能管理电路集成和相关组件协同作用共同构成电动汽车动能循环转化控制方法。
8.本发明的实现过程为：
9.所述的一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，钢球车轮总成由轮胎、胎腔松紧球囊、隔热钢球、隔热充气内胎、车轮构成，其中胎腔松紧球囊的背面紧贴轮胎内腔离地面最近的顶部并粘合在一起，将隔热钢球压入胎腔松紧球囊的松紧球囊
内，再将隔热充气内胎装入轮胎内，在专用设备上将轮胎套入车轮后充气保障轮胎气压，车轮是安装轮胎、隔热充气内袋并承受轮胎与槽形车架总成之间的各种载荷的旋转组件，隔热钢球的形状特殊且重量密度大，有利于在增加车轮总成外缘重量和增加车轮转动时的输出动能，将隔热钢球压入胎腔松紧球囊是为适应轮胎在各种环境下产生弹性形变时不影响轮胎原有的韧性，在钢球表面和充气内袋表面涂隔热层是防止钢球吸热后烫伤充气内袋，隔热层可采用石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡等隔热材料。
10.所述的一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，槽形车架总成由轮轴套管、刹车底板、凹形车桥、纵梁共同组合焊接而成，其中轮轴套管的外端用于安装钢球车轮总成，内端用于安装减速器和发电机，轮轴套管的内孔用于安装传动短轴，刹车底板用于安装刹车器，凹形车桥的凹形面用于承载和保护底盘安装的各种零部件，底部用于限定车辆的离地间隙，槽形车架总成上的轮轴套管、刹车底板、凹形车桥的结合使车轮行驶符合相关技术参数要求，槽形车架总成是定位车辆的轮距和轴距以及安装汽车底盘一切部件的基体。
11.所述的一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，减速器由减速器单向主动齿和输入轴、减速器从动齿和输出轴、滚动轴承、减速器厢体、减速器厢盖、减速器厢盖油封、减速器输入、输出轴油封、减速器输入、输出轴轴承限位及油封卡槽构成，分别将减速器单向主动齿和输入轴和减速器从动齿和输出轴轴的两端装上滚动轴承和减速器输入、输出轴油封，分别将减速器单向主动齿和输入轴和减速器从动齿和输出轴轴上的滚动轴承对准减速器输入、输出轴轴承限位及油封卡槽放入，减速器厢盖油封放在减速器厢体与减速器厢盖之间用固定螺丝将减速器厢体与减速器厢盖密封固定，减速器用于行驶中电动汽车根据不同车速范围其车轮转速与发电机工作转速范围进行转速匹配和增大钢球车轮转动时的输出转矩，改变减速器齿轮类型和输出轴位置可同时改变发电机的安装方向和位置。
12.所述的一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，电动汽车发电传动结构包括将锥形轴承的大头靠向刹车底板套在轮轴套管里端，将轮毂安装在轮轴套管上，将另一个锥形轴承的小头靠向轮毂的轴承座内用轮毂锁紧螺母将锥形轴承和轮毂同时固定在轮轴套管上并让轮毂可轻松转动，钢球车轮总成用螺冒固定在轮毂大圈上的车轮固定螺丝上，将传动短轴穿入轮轴套管孔内并用固定螺丝将传动短轴与轮毂固定在一起，将减速器单向主动齿和输入轴的外花键轴头对准传动短轴的内花键轴套接入，将减速器与轮轴套管内端连接固定，将发电机转子轴外花键轴头与减速器从动齿和输出轴的内花键轴套对准接入、用螺丝将发电机固定在凹形车桥上，悬架安装在悬架座上，槽形车架总成、凹形车桥、悬架座的结构搭配使电动汽车发电传动结构不受悬架伸缩的影响而保持传动顺畅，减速器单向主动齿和输入轴让发电机只能沿一个方向转动，即电动汽车向前行驶方向才转动，而当电动汽车倒车时，减速器单向主动齿和输入轴的单向齿轮打滑不能带动减速器从动齿和输出轴及发电机转子轴转动，发电机采用风力发电机类型或低速高效永磁发电机。
13.所述的一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，其中电动汽车动能循环转化控制方法是将发电机控制电路集成和插口用电路连接线与电动汽车能效智能管理电路集成和相关组件连接，电动汽车能效智能管理电路集成由发电机负载控制
关联感应器组件、电源及控制装置组件、仪表显示组件构成，其中发电机负载控制关联感应器组件由车速感应器、蓄电池电量感应器、蓄电池电压感应器、发电机输出电压感应器、刹车踏板力度感应器、电路温度感应器构成，电源及控制装置组件由发电机电路智能通断控制器、蓄电池a 组、蓄电池b组、智能漫充对应蓄电池、智能快充对应超级电容、电路过载保护器、蓄电池 a、b组和超级电容智能转充控制器、动能均衡转化电能控制器、用电设备构成，仪表显示组件由车速仪表显示、蓄电池储电量仪表显示、蓄电池电压仪表显示、发电机输出电压仪表显示、刹车力与停车距离仪表显示、电路温度仪表显示、线路连接插件、电路连接线构成，电动汽车能效智能管理电路集成及相关组件用于控制发电机三种工作模式包括，第一种模式是车辆低速时发电机不工作，通过电动汽车能效智能管理电路集成、车速感应器、发电机电路智能通断控制器控制发电机在车辆时速低于每小时40公里时输入和输出电路全被切断让发电机不工作，这是因为车辆起步和在低速行驶时车辆还没有形成一定的动能，如此时由被动车轮的转动来带动发电机发电时由于发电机产生的安培力会增加电动车额外耗能，因此当车辆起步和低速时让发电机处于空载状态，此时由于发电机不通电，其阻力只是发电传动系统一个摩擦力矩，因此不会让电动汽车产生额外耗能，第二种模式是利用钢球车轮在一定速度下自然转动的动能带动发电机发电，该模式是在被动车轮的车胎内安装钢球，增加车胎外缘的重量，提高被动车轮的转动动能，同时由电动汽车能效智能管理电路集成、车速感应器、发电机电路智能通断控制器控制发电机在车辆时速高于40公里以上时接通发电机电路，当发电机通电后会附加一个很大的磁力矩，将被动车轮转动的动能转化为电能，为让发电机能够较准确的利用整车动能进行循环利用，此时由车速感应器同电动汽车能效智能管理电路集成、动能均衡转化电能控制器控制发电机随车辆行驶速度的加快而控制发电机输出负荷增大，而当车速降低时控制发电机输出负荷减弱，这样根据行驶中车辆动能的实时状况来调节发电机的实时电量输出，确保在不增加车辆额外耗能的情况下最大限度进行动能向电能转化，第三种模式是车辆减速或刹车时采取动能优先取力发电原则，该模式不受行车速度快慢的限制，只要踩刹车，发电机会被自动接通，并根据踩刹车踏板的力度来控制发电机输出负荷的强弱，当行车中踩下刹车时，由电动汽车能效智能管理电路集成、刹车踏板力度感应器接通发电机工作电路，同时根据操作者踩刹车时的力度来控制发电机负载输出的大小，当刹车力度大时，电动汽车能效智能管理电路集成、智能快充对应超级电容启动快充模式让发电机全负荷工作，此时发电机负载越重磁力线切割阻力越重而使车轮的转动阻力越大，让车辆刹车时热能的白白耗散成为动能向电能的转化利用，如此时需要更快减速时，操作者只需继续下踩刹车踏板，由发电机产生的磁阻力与刹车器产生的阻力同时将车辆快速停下，当操作者松开刹车踏板时，发电机电路自动断开，当车辆高速或下长坡和刹车减速时，由智能快充对应超级电容启动快充模式控制发电机进入快充状态，当车速降低时，智能漫充对应蓄电池控制发电机转换为慢充状态，电动汽车能效智能管理电路集成、智能快充和漫充模式、动能均衡转化电能控制器协同控制发电机随车辆动能的增加而发电量增加，随动能的降低而发电量减少，车辆起步和低速发电机电路断开让发电机不工作，当车辆时速超过40公里以上时，车辆已形成一定的动能，此时通过钢球车轮的增扭和减速器的减速省力传动可轻松克制发电机的磁阻力，钢球车轮增扭、减速器齿速比省力传动、减速或刹车时动能取力发电优先、发电机按行车中动能大小控制负载输出强弱、超级电容快充和蓄电池慢充模式确保动能更有效的循环利用，电路温度感应器与
电路过载保护器用于实时监测电动汽车行驶中电路的温度，当电路温度高于60度以上时由电路过载保护器切断总电源，防止电路因温度过高烧坏线路或引发电动汽车产生自燃，蓄电池a、b组和超级电容智能转充控制器用于电动汽车在行驶过程中当a组蓄电池使用时发电机对b组蓄电池或超级电容充电，当a组蓄电池电量用完后由蓄电池a、b组和超级电容智能转充控制器自动转接到b组蓄电池使用并对a组蓄电池或超级电容充电，这样使蓄电池不会面临使用和充电同时进行使双重温度对蓄电池产生高温危害，有利于增加蓄电池的使用寿命，各种仪表显示有利于让操作者能实时撑握电动汽车电量储存和消耗状况并制定精准的行车规划，以上多种方法并用顺应了车辆行驶中动能的多变状况，即车辆起步和低速不可取力发电，中高速时又非常有利取力发电的实际，这样使电动汽车在不增加耗能的情况下对车辆行驶中的富余动能转化为电能，使电动车构成动能的再循环利用通路，电动汽车能效智能管理电路集成对电动汽车进行均衡的能效管理，让电动汽车在行驶过程中边跑边发电，为电动车增加电流和稳定电压，有助于提高电动汽车的续航里程，提高电动汽车能量的有效利用率。
14.本发明实现的原理为：根据动能定义，一切运动的物体都具有动能，质量相同的物体运动速度越大它的动能就越大，运动速度相同的物体质量越大具有的动能就越大；据此，一切行驶中的车辆都是运动物体，不同类形和不同速度的车辆具有不同的动能，一切行驶中的车辆速度越大、质量越大所产生的动能就越大；当车辆时速达到100公里以上行驶时让小到蚊蝇会被碰烂成浆，大到楼房也会被撞跨，此时如若车速继续上升，其能量将大得惊人，汽车在行驶过程中受道路条件、行驶区域、交通信号等多种因素的影响使车速不能保持恒定，总是走走停停，时快时慢，这是车辆在行驶中动能时大时小很不稳定能量特性，根据动能定义和车辆行驶中动能特性，本发明一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法，采用两种省力传动方法和通过电动汽车能效智能管理电路集成控制发电机三种工作模式进行动能转化电能，其中利用电动汽车被动车轮自然转动力带动发电机发电的省力传动包括在被动车轮的车胎内安装钢球，让被动车轮自然转动时增大转动动能，同时在钢球车轮总成与发电机之间设置减速器，其目的是匹配行驶中电动汽车钢球车轮转速与发电机的工作转速和增大输出转矩，两种省力方法并用可同时增加钢球车轮转动时的输出动能和输出转矩使发电机工作时更加省力；电动汽车能效智能管理电路集成及相关组件用于控制发电机三种工作模式包括，第一种模式是车辆低速时发电机不工作，通过电动汽车能效智能管理电路集成、车速感应器、发电机电路智能通断控制器控制发电机在车速低于每小时40公里时输入和输出电路全被切断让发电机不工作，这是因为车辆起步和在低速行驶时车辆还没有形成一定的动能，如此时由被动车轮的转动来带动发电机发电时由于发电机产生的安培力会增加电动汽车额外耗能，因此当车辆起步和低速时让发电机处于空载状态，此时由于发电机不通电，其阻力只是一个摩擦力矩，因此不会让电动汽车产生额外耗能，第二种模式是利用钢球被动车轮在一定速度下自然转动的动能带动发电机发电，该模式是在被动车轮的车胎内安装钢球，增加车胎外缘的重量，提高被动车轮的转动动能，同时由电动汽车能效智能管理电路集成、车速感应器、发电机电路智能通断控制器控制发电机在车辆时速高于40公里以上时接通发电机电路，当发电机通电后会附加一个很大的磁力矩，将被动车轮转动的动能转化为电能，为发电机能够较准确的利用整车动能进行循环利用，此时由车速感应器同电动汽车能效智能管理电路集成、动能均衡转化电能控制器控制发电机随
车辆行驶速度的加快而控制发电机输出负荷增大，而当车速降低时控制发电机输出负荷减弱，这样根据行驶中车辆动能的实时状况来调节发电机的实时电量输出，确保在不增加车辆额外耗能的情况下最大限度进行动能向电能转化，第三种模式是车辆减速或刹车时采取动能优先取力发电原则，该模式不受行车速度快慢的限制，只要踩刹车，发电机会被自动接通，并根据踩刹车踏板的力度来控制发电机输出负荷的强弱，当行车中踩下刹车时，由电动汽车能效智能管理电路集成、刹车踏板力度感应器接通发电机工作电路，同时根据操作者踩刹车时的力度来控制发电机负载输出的大小，当刹车力度大时，电动汽车能效智能管理电路集成、智能快充对应超级电容启动快充模式让发电机全负荷工作，此时发电机负载越重磁力线切割阻力越重而使车轮的转动阻力越大，让车辆动能向电能的转化利用，如此时需要更快减速时，操作者只需继续下踩刹车踏板，由发电机产生的磁阻力与刹车器产生的阻力同时将车辆快速停下，当操作者松开刹车踏板后发电机电路自动断开，当车辆高速或下长坡和刹车减速时，由电动汽车能效智能管理电路集成控制发电机进入快充状态，由超级电容瞬时大功率吸能，尽可能将动能应吸尽吸，当车速降低时，发电机转换为慢充状态至蓄电池，电动汽车能效智能管理电路集成控制发电机随车辆动能的增加而发电量增加，随动能的降低而发电量减少，车辆起步和低速发电机电路断开让发电机不工作，当车辆时速超过40公里以上时，车辆已形成一定的动能，此时通过钢球车轮增扭和减速器的减速省力传动可轻松克制发电机的磁阻力，钢球车轮、减速器齿速比省力传动、减速或刹车时动能取力发电优先、发电机按行车中动能大小控制负载输出强弱、超级电容快充和蓄电池慢充模式，以上多种方法并用顺应了车辆行驶中动能的多变状况，即车辆起步和低速不可取力发电，中高速时又非常有利取力发电的实际，这样使电动车在不增加耗能的情况下对车辆行驶中的富余动能转化为电能，使电动车构成动能的再循环利用通路，利用钢球车轮自然转动动能发电和利用车辆下坡或减速时整车动能由被动车轮引出发电的原理与风力发电原理相通，风力发电是靠风力吹动叶轮转动的动能来带动风力发电机发电，而本方案是通过钢球车轮自然转动的动能和通过钢球车轮引出整车动能进行发电，并通过电动汽车能效智能管理电路集成对电动车进行均衡的能效管理，让电动汽车在行驶过程中不增加额外耗能边跑边发电，为电动车增加电流和稳定电压，有助于提高电动汽车的续航里程，提高电动车能量有效利用率。
15.本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
16.1、本发明一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法，其最大的优点是让电动汽车在行驶过程中在不增加额外耗能的情况下边跑边发电，为电动车增加电流和稳定电压，其中蓄电池电压是电动车行驶性能的一个关键性指标，蓄电池电流足、电压强电动汽车的冲力就大，若蓄电池电压弱，电动汽车动力性能就差，不仅如此，利用动能循环转化发电还能有效降低车辆下长坡时由于刹车频繁而导致刹车因过热而失灵的风险，确保行车安全，因此让电动汽车边跑边发电有助于提高电动汽车蓄电池的位能，增加电动汽车的续航里程，动能的再循环利用能提高电动汽车能量有效利用率，同时让电动汽车边跑边发电还能够提高蓄电池的使用寿命，降低行车成本，起到节能增效的作用。
17.2、本发明一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法，其优点是耗能低，可适应不同车型底盘的安装空间，本发明方法之一是通过利用被动车轮的自然转动力带动发电机发电，并在被动车轮的轮胎内安装钢球，以增加车轮外缘重量，让电动汽车在行
驶过程中增大被动车轮自然转动时的动能和输出转矩，使发电机工作时更加省力，方法之二是采用在被动车轮与发电机之间设置减速器，主要用于匹配行驶中电动汽车钢球车轮转速与发电机的工作转速，同时增加钢球车轮转动时的输出转矩，让钢球车轮自然转动力带动发电机发电时更加省力，设置减速器时还可根据电动汽车底盘不同安装空间，通过改变减速器齿轮类型和输出轴位置可同时改变发电机的安装方向和位置。
18.3、本发明一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法，其优点和有益效果是动能循环转化占总行车时间比例长，动能转化利用率高，本发明是通过采用电动汽车能效智能管理电路集成及相关组件来控制发电机三种工作模式来实现：第一种模式是车辆低速时发电机不工作，通过电动汽车能效智能管理电路集成、车速感应器、发电机电路智能通断控制器控制发电机在车辆时速低于40公里时输入和输出电路全被切断让发电机不工作，这是因为车辆起步和在低速行驶时车辆还没有形成一定的动能，如此时由被动车轮的转动来带动发电机发电时由于发电机产生的安培力会增加电动车额外耗能，因此当车辆起步和低速时让发电机处于空载状态，此时由于发电机不通电，其阻力只是一个摩擦力矩，因此不会让电动车产生额外耗能，第二种模式是利用钢球被动车轮在一定速度下自然转动的动能带动发电机发电，该模式是在被动车轮的车胎内安装钢球，增加车胎外缘的重量，提高被动车轮的转动动能，同时由电动汽车能效智能管理电路集成、车速感应器、发电机电路智能通断控制器控制发电机在车辆时速高于40公里以上时接通发电机电路，当发电机通电后会附加一个很大的磁力矩，将被动车轮转动的动能转化为电能，为发电机能够较准确的利用整车动能进行循环利用，此时由车速感应器同电动汽车能效智能管理电路集成、动能均衡转化电能控制器控制发电机随车辆行驶速度的加快而控制发电机输出负荷增大，而当车速降低时控制发电机输出负荷减弱，这样根据行驶中车辆动能的实时状况来调节发电机的实时电量输出，确保在不增加车辆额外耗能的情况下最大限度进行动能向电能转化，第三种模式是车辆减速或刹车时采取动能优先取力发电原则，该模式不受行车速度快慢的限制，只要踩刹车，发电机会被自动接通，并根据踩刹车踏板的力度来控制发电机输出负荷的强弱，当行车中踩下刹车时，由电动汽车能效智能管理电路集成、刹车踏板力度感应器接通发电机工作电路，同时根据操作者踩刹车时的力度来控制发电机负载输出的大小，当刹车力度大时，电动汽车能效智能管理电路集成、智能快充对应超级电容启动快充模式让发电机全负荷工作，此时发电机负载越重磁力线切割阻力越重而使车轮的转动阻力越大，让车辆刹车时热能的白白耗散成为动能向电能的转化利用，如此时需要更快减速时，操作者只需继续下踩刹车踏板，由发电机产生的磁阻力与刹车器产生的阻力同时将车辆快速停下，当操作者松开刹车踏板后发电机电路自动断开，当车辆高速或下长坡和刹车减速时，由电动汽车能效智能管理电路集成控制发电机进入快充状态，当车速降低时，智能漫充对应蓄电池控制发电机转换为慢充状态，电动汽车能效智能管理电路集成控制发电机随车辆动能的增加而发电量增加，随动能的降低而发电量减少，车辆起步和低速发电机电路断开让发电机不工作，当车辆时速超过40公里以上时，车辆已形成一定的动能，此时通过减速器的减速省力传动可轻松克制发电机的磁阻力，钢球车能、减速器齿速比省力传动、减速或刹车时动能取力发电优先、发电机按行车中动能大小控制负载输出强弱、超级电容快充和蓄电池慢充模式，以上多种方法并用顺应了车辆行驶中动能的多变状况，即车辆起步和低速不可取力发电，中高速时又非常有利取力发电的实际，这样使电动车在不增加耗能的情况下对
车辆行驶中的富余动能转化为电能，使电动汽车构成动能的再循环利用通路，利用钢球车轮自然转动动能发电和利用车辆下坡或减速时整车动能由被动车轮引出发电的原理与风力发电原理相通，风力发电是靠风力吹动叶轮转动的动能来带动风力发电机发电，而本方案是通过钢球车轮自然转动的动能和通过钢球车轮引出整车动能进行发电，并通过电动汽车能效智能管理电路集成对电动车进行均衡的能效管理，让电动汽车在行驶过程中不增加额外耗能边跑边发电，为电动汽车蓄电池增加电流和稳定电压，额外补充车辆行进过程中部分车载设备的供电需求，提高电动车能量有效利用率，让电动汽车边跑边发电能够增加蓄电池电量，稳定蓄电池的电压，有助于增加电动汽车的续航里程，同时边跑边发电还能够提高蓄电池的使用寿命，降低行车成本，提高电动汽车能量的有效利用率，起到节能增效的作用。
19.4、本发明一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法，其优点和有益效果是能克服和改善现有技术中存在的不足，其中主要包括以下几个方面：一是现有技术动能回收占总行车时间比例短，动能循环转化利用率低，现有技术只是在车辆需要减速时电动机才切换成发电模式开始回收动能，而在车辆正常行驶动能较稳定时不能回收动能，而且选择减速时回收动能使动能随车速的下降而急速下降，使短暂的动能回收所产生的作用并不大；二是现有技术在电动机向发电机转换过程中系统融合度不够而导致发电机励磁瞬时产生的磁阻力让正常行驶的车辆产生拖拽感使乘坐的舒适感降低；三是现有技术通过发电时产生的阻力让车辆减速或停车使动能回收不完整而导致大部分动能被白白浪费，汽车在正常行驶过程中，根据复杂的道路状况，城区人车混杂时的交通状况使车辆在行驶过程中总是重复不断的走走停停，时而低速、时而高速，遇紧急情况时还会紧急刹车，这些行驶中的复杂工况都是由驾驶员操控加速踏板和刹车踏板来完成，当驾驶员根据行车中需要减速或停车而踩下刹车踏板时，吸能系统阻力低于刹车时所需阻力，或是所吸能量已超过电池充电或用电设备用电高限时，剩余动能依然要依靠传统刹车以摩擦生热的方式被转化成毫无用处的热能散失到环境里去，因此通过简单的动能回收方式使得动能回收存在转化不完整和利用率低的弱点；四是有助于改善和缓解电动汽车电池耗电快、充电配套设施不完善、减少电动汽车过度依赖充电设施等现实技术问题。
附图说明：
20.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
21.图1为本发明发电传动系统结构和主要构件示意图；
22.图2为本发明钢球车轮总成结构与相关部件示意图；
23.图3为本发明发电传动系统减速器结构和主要零部件示意图；
24.图4为本发明槽形车架总成相关部件结构示意图；
25.图5为本发明发电传动相关部件位置结构示意图；
26.图6为本发明电动汽车能效智能管理电路集成和相关组件构成示意图；
27.附图中标记及对应的零部件名称：
28.1、钢球车轮总成，2、轮毂，3、轮轴套管，4、传动短轴，5、刹车器，6、刹车器底板， 7、减速器，8、发电机，9、槽形车架总成，10减速器单向主动齿和输入轴，11、减速器从动齿和输
出轴，12、减速器厢体，13、减速器厢盖，14、减速器厢盖油封，15、减速器输入、输出轴油封，16、减速器输入、输出轴轴承限位及油封卡槽，17、发电机控制电路集成和插口，18、凹形车桥，19、纵梁，20、轮胎，21、胎腔松紧球囊，22、隔热钢球，23、隔热充气内胎，24、车轮，25、固定螺丝，26、锥形轴承，27、轮毂锁紧螺母，28、滚动轴承， 29、滚动轴承锁环，30、悬架座，31、电动汽车能效智能管理电路集成，32、发电机负载控制关联感应器组件，33、电源及控制装置组件，34、仪表显示组件，35、车速感应器，36、蓄电池电量感应器，37、蓄电池电压感应器，38、发电机输出电压感应器，39、刹车踏板力度感应器，40、电路温度感应器，41、发电机电路智能通断控制器，42、蓄电池a组，43、蓄电池b组，44、智能漫充对应蓄电池，45、智能快充对应超级电容，46、电路过载保护器， 47、蓄电池a、b组和超级电容智能转充控制器，48、动能均衡转化电能控制器，49、车速仪表显示，50、蓄电池储电量仪表显示，51、蓄电池电压仪表显示，52、发电机输出电压仪表显示，53、刹车力与停车距离仪表显示，54、电路温度仪表显示，55、线路连接插件，56、发电机转子轴外花键轴头，57、用电设备，58、电路连接线
具体实施方式：
29.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
30.实施例1
31.如图1-6所示，一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法，包括钢球车轮总成1、轮毂2、轮轴套管3、传动短轴4、刹车器5、刹车器底板6、减速器7、发电机8共同构成电动汽车的发电传动结构，传动短轴4外端用于连接钢球车轮总成1、轮毂2，传动短轴4的内花键轴套穿入轮轴套管3内孔与减速器单向主动齿和输入轴10的外花键轴头连接，减速器从动齿和输出轴11内花键轴套与发电机转子轴外花键轴头56连接，轮轴套管3依附在槽形车架总成9上，轮轴套管3的内端用于安装减速器7和发电机8，钢球车轮总成1用于电动汽车在行驶过程中增大钢球车轮转动时的动能和输出转矩，减速器7用于匹配行驶中电动汽车钢球车轮转速与发电机的工作转速，同时增加钢球车轮转动时的输出转矩使发电机工作时更加省力，改变减速器7齿轮类型和输出轴位置可同时改变发电机的安装方向和位置，电动汽车能效智能管理电路集成31由发电机负载控制关联感应器组件32、电源及控制装置组件33、仪表显示组件34共同构成，用于实时监测电动汽车行驶中的动能动态并通过电动汽车能效智能管理电路集成实时控制发电机电路通断和输出负荷的强弱，电动汽车能效智能管理电路集成31和相关组件协同作用共同构成电动汽车动能循环转化控制方法。
32.实施例2
33.为了较详细的说明本发明的实现原理和过程，本实施例2是在实施例1的基础上作进一步说明，但并不作为对本发明的限定。
34.如图1-6所示，作为一种结构简单加工制造和装配易于实现的技术方案，所述的一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，钢球车轮总成1由轮胎20、胎腔松紧球囊21、隔热钢球22、隔热充气内胎23、车轮24构成，其中胎腔松紧球囊21的背面紧贴轮胎20内腔离地面最近的顶部并粘合在一起，将隔热钢球22压入胎腔松紧球囊21的松紧球囊内，再将隔热充气内胎23装入轮胎20内，在专用设备上将轮胎20套入车轮24后充气保
障轮胎气压，车轮24是安装轮胎20、隔热充气内袋23并承受轮胎与槽形车架总成9之间的各种载荷的旋转组件，隔热钢球22的形状特殊且重量密度大，有利于在增加车轮总成外缘重量和增加车轮转动时的输出动能，将隔热钢球22压入胎腔松紧球囊21是为适应轮胎在各种环境下产生弹性形变时不影响轮胎原有的韧性，在钢球表面和充气内袋表面涂隔热层是防止钢球吸热后烫伤充气内袋，隔热层可采用石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡等隔热材料。
35.作为一种结构简单加工制造和装配易于实现的技术方案，所述的一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，槽形车架总成9由轮轴套管3、刹车底板6、凹形车桥18、纵梁19共同组合焊接而成，其中轮轴套管3的外端用于安装钢球车轮总成1，内端用于安装减速器7和发电机8，轮轴套管3的内孔用于安装传动短轴4，刹车底板6用于安装刹车器5，凹形车桥18的凹形面用于承载和保护底盘安装的各种零部件，底部用于限定车辆的离地间隙，槽形车架总成9上的轮轴套管3、刹车底板6、凹形车桥18的结合使车轮行驶符合相关技术参数要求，槽形车架总成9是定位车辆的轮距和轴距以及安装汽车底盘一切部件的基体。
36.作为一种结构简单加工制造和装配易于实现的技术方案，所述的一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，减速器7由减速器单向主动齿和输入轴10、减速器从动齿和输出轴11、滚动轴承28、减速器厢体12、减速器厢盖13、减速器厢盖油封14、减速器输入、输出轴油封15、减速器输入、输出轴轴承限位及油封卡槽16构成，分别将减速器单向主动齿和输入轴10和减速器从动齿和输出轴11轴的两端装上滚动轴承28和减速器输入、输出轴油封15，分别将减速器单向主动齿和输入轴10和减速器从动齿和输出轴11轴上的滚动轴承28对准减速器输入、输出轴轴承限位及油封卡槽16放入，减速器厢盖油封14放在减速器厢体12与减速器厢盖13之间用固定螺丝将减速器厢体12与减速器厢盖13密封固定，减速器7用于行驶中电动汽车根据不同车速范围其车轮转速与发电机工作转速范围进行转速匹配和增大钢球车轮转动时的输出转矩，改变减速器7齿轮类型和输出轴位置可同时改变发电机的安装方向和位置。
37.作为一种结构简单加工制造和装配易于实现的技术方案，所述的一种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，电动汽车发电传动结构包括将锥形轴承26的大头靠向刹车底板6套在轮轴套管3里端，将轮毂2安装在轮轴套管3上，将另一个锥形轴承26的小头靠向轮毂2的轴承座内用轮毂锁紧螺母27将锥形轴承26和轮毂2同时固定在轮轴套管 3上并让轮毂2可轻松转动，钢球车轮总成1用螺冒固定在轮毂2大圈上的车轮固定螺丝上，将传动短轴4穿入轮轴套管3孔内并用固定螺丝25将传动短轴4与轮毂2固定在一起，将减速器单向主动齿和输入轴10的外花键轴头对准传动短轴4的内花键轴套接入，将减速器7与轮轴套管3内端连接固定，将发电机转子轴外花键轴头56与减速器从动齿和输出轴11的内花键轴套对准接入、用螺丝25将发电机8固定在凹形车桥18上，悬架安装在悬架座30上，槽形车架总成9、凹形车桥18、悬架座30的结构搭配使电动汽车发电传动结构不受悬架伸缩的影响而保持传动顺畅，减速器单向主动齿和输入轴10让发电机只能沿一个方向转动，即电动汽车向前行驶方向才转动，而当电动汽车倒车时，减速器单向主动齿和输入轴10的单向齿轮打滑不能带动减速器从动齿和输出轴11及发电机转子轴转动，发电机8采用风力发电机类型或低速高效永磁发电机。
38.作为一种结构简单且在现有技术条件下易于实现的电源管理技术方案，所述的一
种用于电动汽车的发电结构和动能循环转化控制方法还包括，电动汽车动能循环转化控制方法包括将发电机控制电路集成和插口17用电路连接线58与电动汽车能效智能管理电路集成31和相关组件连接，电动汽车能效智能管理电路集成31由发电机负载控制关联感应器组件32、电源及控制装置组件33、仪表显示组件34构成，其中发电机负载控制关联感应器组件32由车速感应器35、蓄电池电量感应器36、蓄电池电压感应器37、发电机输出电压感应器38、刹车踏板力度感应器39、电路温度感应器40构成，电源及控制装置组件33由发电机电路智能通断控制器41、蓄电池a组42、蓄电池b组43、智能漫充对应蓄电池44、智能快充对应超级电容45、电路过载保护器46、蓄电池a、b组和超级电容智能转充控制器47、动能均衡转化电能控制器48、用电设备57构成，仪表显示组件34由车速仪表显示49、蓄电池储电量仪表显示50、蓄电池电压仪表显示51、发电机输出电压仪表显示52、刹车力与停车距离仪表显示53、电路温度仪表显示54、线路连接插件55、电路连接线58构成，电动汽车能效智能管理电路集成及相关组件用于控制发电机三种工作模式包括，第一种模式是车辆低速时发电机不工作，通过电动汽车能效智能管理电路集成31、车速感应器35、发电机电路智能通断控制器41控制发电机在车辆时速低于每小时40公里时输入和输出电路全被切断让发电机不工作，这是因为车辆起步和在低速行驶时车辆还没有形成一定的动能，如此时由被动车轮的转动来带动发电机发电时由于发电机产生的安培力会增加电动车额外耗能，因此当车辆起步和低速时让发电机处于空载状态，此时由于发电机不通电，其阻力只是发电传动系统一个摩擦力矩，因此不会让电动汽车产生额外耗能，第二种模式是利用钢球车轮在一定速度下自然转动的动能带动发电机发电，该模式是在被动车轮的车胎内安装钢球，增加车胎外缘的重量，提高被动车轮的转动动能，同时由电动汽车能效智能管理电路集成31、车速感应器35、发电机电路智能通断控制器41控制发电机在车辆时速高于40公里以上时接通发电机电路，当发电机通电后会附加一个很大的磁力矩，将被动车轮转动的动能转化为电能，为让发电机能够较准确的利用整车动能进行循环利用，此时由车速感应器35同电动汽车能效智能管理电路集成31、动能均衡转化电能控制器48控制发电机随车辆行驶速度的加快而控制发电机输出负荷增大，而当车速降低时控制发电机输出负荷减弱，这样根据行驶中车辆动能的实时状况来调节发电机的实时电量输出，确保在不增加车辆额外耗能的情况下最大限度进行动能向电能转化，第三种模式是车辆减速或刹车时采取动能优先取力发电原则，该模式不受行车速度快慢的限制，只要踩刹车，发电机会被自动接通，并根据踩刹车踏板的力度来控制发电机输出负荷的强弱，当行车中踩下刹车时，由电动汽车能效智能管理电路集成31、刹车踏板力度感应器39接通发电机工作电路，同时根据操作者踩刹车时的力度来控制发电机负载输出的大小，当刹车力度大时，电动汽车能效智能管理电路集成31、智能快充对应超级电容45启动快充模式让发电机全负荷工作，此时发电机负载越重磁力线切割阻力越重而使车轮的转动阻力越大，让车辆刹车时热能的白白耗散成为动能向电能的转化利用，如此时需要更快减速时，操作者只需继续下踩刹车踏板，由发电机产生的磁阻力与刹车器产生的阻力同时将车辆快速停下，当操作者松开刹车踏板时，发电机电路自动断开，当车辆高速或下长坡和刹车减速时，由智能快充对应超级电容45启动快充模式控制发电机最大负荷输出进入快充状态，此时将强大动能转化的瞬时大电流释放至超级电容，由超级电容暂时储存后再转充给蓄电池，当车速降低时，智能漫充对应蓄电池44控制发电机低负荷输出并转换为慢充状态，电动汽车能效智能管理电路集成31、智能漫充对应蓄电池44、智能快充
对应超级电容45、动能均衡转化电能控制器48协同控制发电机随车辆动能的增加而发电量增加，随动能的降低而发电量减少，车辆起步和低速发电机电路断开让发电机不工作，当车辆时速超过40公里以上时，车辆已形成一定的动能，此时通过减速器7的减速省力传动可轻松克制发电机的磁阻力，钢球车能、减速器齿速比省力传动、减速或刹车时动能取力发电优先、发电机按行车中动能大小控制负载输出强弱、蓄电池快充和慢充模式让动能均衡转化为电能，电路温度感应器40与电路过载保护器46用于实时监测电动汽车行驶中电路的温度，当电路温度高于60度以上时由电路过载保护器46切断总电源，防止电路因温度过高烧坏线路或引发电动汽车产生自燃，蓄电池a、 b组和超级电容智能转充控制器47用于电动汽车在行驶过程中当a组蓄电池使用时发电机对b组蓄电池充电，当a组蓄电池电量用完后由蓄电池a、b组和超级电容智能转充控制器 47自动转接到b组蓄电池使用并对a组蓄电池充电，这样使蓄电池不会面临使用和充电同时进行使双重温度对蓄电池产生高温危害，有利于增加蓄电池的使用寿命，仪表显示49、50、 51、52、53、54各种仪表数值显示有利于让操作者能实时撑握电动汽车电量储存和消耗状况并制定精准的行车规划，以上多种方法并用顺应了车辆行驶中动能的多变状况，即车辆起步和低速不可取力发电，中高速时又非常有利取力发电的实际，这样使电动车在不增加耗能的情况下对车辆行驶中的富余动能转化为电能，使电动车构成动能的再循环利用通路，电动汽车能效智能管理电路集成对电动汽车进行均衡的能效管理，让电动汽车在行驶过程中在不增加耗能的情况下边跑边发电，为电动车增加电流和稳定电压，有助于提高电动汽车的续航里程，提高电动汽车能量的有效利用率。
39.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，本方案是根据车辆行驶过程中动能的多变状况来进行动能循环转化发电的原理总体设计方案，本原理方案可通过多种结构方案来实现，因此本发明的具体实施方式并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原理之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。