行之知识产权综合服务平台

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能垃圾车，特别是能够将太阳能板的电能和行走的动能转变成电能并存储起来，并有效用于提供给电动机动力而使之能够持续工作的太阳能电动垃圾车。

背景技术

太阳能是可再生、可持续性发展的战略能源。当华尔街风暴席卷全球时，各先进技术国家无不在新能源领域下赌注、投资本，以期获得经济复兴。特别是以汽车产业为经济支柱的国家，尤其在新能源汽车动力上力图有所创新和发展，如在电动汽车、燃料电池汽车领域纷纷投入巨资，而在太阳能汽车领域更是探索不止，力度加大。由于太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用，属于太阳能光发电技术。光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此也称太阳能光伏技术，又称太阳能光伏电池。

据报道，太阳能光伏技术不仅在先进技术国家得到快速发展，中国的太阳能产业也以每年20%~30%的速度增长。到2020年，太阳能领域的销售额将增加一倍，届时中国将有1%的能源消耗来自太阳能。今后几年，我国太阳能使用不仅在能源领域会获得飞速发展，在汽车领域的应用也会得到不断的提高。

电动车是一种以电力为能源的车子，一般使用铅酸电池或是锂离子电池进行供电。而太阳能电动车是在此基础上，将太阳能转化成电能对车进行供电的，在很大程度上降低了电动车的使用成本，而且非常环保。其结构性能更加卓越超群，及时有效地补充电动车野外行驶途中的电量，增强行驶电能，维护和延长蓄电池使用寿命。设计独特，安装使用方便，保持电动车现有的配置和车辆结构，是目前同类产品中功率最大、价格最低、性能最优的太阳能充电器。使用寿命可达10年左右，特别是在提高电动车运行性能，降低电动车使用成本方面有很高的应用价值。

近年来，城市垃圾车的发展随着社会的进步与发展发生了翻天覆地的变化，从我们最开始的人力拖箱式垃圾车发展到后来的三轮式垃圾车，再到后来的投放式垃圾车，都在不停的发展进步，在一定程度上减轻了环卫工人的工作量。但随着人们环保意识的不断进步，人们生活水平的不断发展，人们对环境的要求也越来越高。伴随经济的发展和环保意识的提高，使用清洁无污染源动力汽车替代燃油汽车将成为人们必然的选择，电动车就是其中的一个方向。电动车的应用领域广泛，常见的电动车有电动高尔夫车、电动游览车、电动游船、电动割草机、电动扫地车、电动运输车和电动叉车等。人们以往心目中又脏又臭的环卫垃圾车，在防止二次污染的同时也开始强调外形的美观和排放的清洁。将绿色动力与特殊功能相结合，开拓新的产品———电动垃圾车，为电动车开辟了新的市场。相对于传统的压缩车和人力三轮垃圾车而言，新型的电动垃圾车具有机动性好，整车外形尺寸小的特点，能在城市老区的窄巷小街、公园广场、居民小区、旅游景点及城市步行街中穿梭使用。因此，设计符合市场需求的电动垃圾车，在安全、环保、性能、舒适、价优等方面均能满足用户需求，符合社会需求和技术发展的趋势。

但是，市面上的电动垃圾车都存在着许多问题：电动垃圾车存在的最大不足之处是蓄电池容量小，电能消耗快，需要经常进行充电，但是由于充电过程有时候电压不稳定，或者充电电流大，非常容易导致损坏充电器和电瓶，而充电器使用时间长后，电压超出额定值，也使得不能正常对电瓶充电，如果在使用过程中它的电池中没电了，就会极大地影响工作。目前，普通的电动垃圾车l天最少充一次电，而且车辆价格高。

发明内容

本实用新型提供了一种能够将太阳能板的电能和行走的动能转变成电能并存储起来，并有效用于提供给电动机动力而使之能够持续工作的太阳能电动垃圾车。

一种太阳能电动垃圾车，包括太阳能板、蓄电池、车厢和垃圾收集装置，所述的太阳能板通过变换器与充电控制器连接，外接电源通过充电控制器与蓄电池连接，蓄电池输出带动电动机，电动机通过连杆连接汽车驱动装置和液压举升牵引机构。在后车轴的飞轮上安装一套链轮或齿轮或者其它传动装置，通过链条、传动杆或齿轮传递到永磁交流发电机轴上的链轮或齿轮，带动永磁交流发电机发电，永磁交流发电机的输出绕组与检测装置、智能控制器、电源处理电路、电机控制电路连接，检测装置与电动机控制电路、电动机以及蓄电池连接，蓄电池输出引线接电动机。

进一步地，液压举升牵引机构设置有勾臂，钩套与勾臂配合连接，举升牵引机构安装于车架上，车架设置于车体上，垃圾箱与车架连接并安置于车体上。

进一步地，车厢还设置有箱盖、滤水层、污水箱、排水口、卸料门和移动轮；所述箱盖位于车厢上侧，所述滤水层和污水箱安置于车厢内，所述卸料门设置在车厢后端，所述移动轮安装在车厢底部。

进一步地，智能控制器采用单片机为核心，包括程序存储器、数据存储器和CPU监控器，智能控制器中，永磁交流发电机的输出绕组与检测装置、智能控制器、电源处理电路、电机控制电路连接，检测装置与电动机控制电路、电动机以及蓄电池连接，蓄电池输出引线接电动机。

进一步地，检测装置是对永磁交流发电机的发电输出和蓄电池输出进行检测，检测装置的硬件组成主要由主控制电路、信号采集电路及电源电路组成，检测装置的电路由智能控制器的单片机控制，检测装置是在线路停电时，检测蓄电池是否输出直流电，驱动电机工作。

进一步地，电机控制电路包括桥式整流器、可控硅控制器和可调电阻，永磁交流发电机输出的交流电经过桥式整流器整流和可控硅控制器。

进一步地，变换器采用Cuk变换器。Cuk斩波电路也称Cuk变换器。美国加州理工学院Slobodan Cuk提出的对Buck/Boost改进的单管不隔离直流变换器，在输入输出段均有电感，可以显著减小输入和输出电流的脉动，输出电压的极性和输入电压相反，输出电压既可以低于也可以高于输入电压。Cuk变换器可看做是Boost变换器和Buck变换器串联而成，合并了开关管。开关管Q为PWM控制方式。Cuk变换器有CCM和DCM两种工作方式，但不是指电感电流，而是指流过二极管的电流连续或断续。在一个开关周期中开关管Q的截止时间（1-Dy）Ts内，若二极管电流总是大于零，则为电流连续；若二极管电流在一段时间内为零，则为电流断续工作；若二极管电流在t=Ts时刚降为零，则为临界连续工作方式。

Cuk变换器中有两个电感，这两个电感之间可以没有耦合，也可以有耦合，耦合电感可进一步减少电流脉动量。Cuk变换器同时具有升压和降压功能，可以在较大范围内实现最大功率点跟踪，有利于系统效率的提高。

本实用新型的优点有：

1. 本实用新型提供的太阳能电动垃圾车，整车为小型车，应用范围广，采用太阳能和电能作为动力，环保，垃圾箱可自行装卸，既可以作为小区垃圾收集装置，也可以作为垃圾转运装置，密封性好，省去二次污染；

2. 本实用新型提供的太阳能电动垃圾车，通过链条、传动杆或齿轮传递到永磁交流发电机轴上的链轮或齿轮，带动永磁交流发电机发电，永磁发电机工作输出交流电，经过电机控制电路进行整流、控制，开始直接供给电动机工作，一方面供给电动机工作，另一方面为蓄电池充电，储备能量，不需经常为垃圾车充电；

3. 本实用新型提供的太阳能电动垃圾车，车架下装有发电机和电机控制电路，通过电机齿轮转动调速轮毂的链条与调速器连接，再由调速器的传动轮毂的皮带与发电机连接构成自发电，并经过发电机至电机控制电路输入蓄电池盒，永磁单相交流发电机能使蓄电池得到快速电能补充，增加行驶里程，减少充电次数降低费用，噪音小，给用户及环境均带来效益；

4. 本实用新型提供的太阳能电动垃圾车，外接电源充电器通过控制器后再接蓄电池，能够对太阳能电动垃圾车的电动机提供安全可靠、控制精确的电压，保证电瓶不会被过充，延长电瓶寿命；

5. 本实用新型提供的太阳能电动垃圾车，各部件的工作过程能够协调进行，由机械能转变为电能的工作状态稳定，大大提高了机械能的利用率；

6.本实用新型提供的太阳能电动垃圾车，具有行车时正常发电、平路时恒流发电功能。当行驶中遇到前方红灯、车辆交汇、人多车多、下坡滑行需要减速时，开车者可以通过合理操作，进行正常发电或恒流发电，从而实现“节能自发电、边开边充电”，使电源回收能达到35%左右，可延长续行里程50%，电池使用寿命可延长50～100%。

附图说明

图1为本实用新型太阳能电动垃圾车的控制系统系统框图；

图2为本实用新型太阳能电动垃圾车的整车结构示意图；

图3为本实用新型太阳能电动垃圾车的机械结构原理及结构示意图；

图4为本实用新型太阳能电动垃圾车的充电控制器工作原理图；

图5为本实用新型太阳能电动垃圾车的电机控制电路示意图；

图中各序号所示装置或设备意义如下：1、驾驶室，2、勾臂，3、车厢，4、蓄电池，5、车体，6、车架，7、移动轮，8、钩套，9、永磁交流发电机，10、充电控制器，11、电动机，12、后车轮，13、飞轮，14、链条，15、电机控制电路，16、导线，17、智能控制器，18、前车轮，19、后车轴，20、前车轴， 21、太阳能板，22、变换器，23、整流电路，24可控硅整流器，25、可调电阻。

具体实施方式

如图1，图5所示，智能控制器中，永磁交流发电机的输出绕组与检测装置、智能控制器、电源处理电路、电机控制电路连接，检测装置与电动机控制电路、电动机以及蓄电池连接，蓄电池输出引线接电动机。

智能控制器采用单片机为核心，包括程序存储器、数据存储器和CPU监控器，它可以是双电源转换开关智能控制器，该控制器有以下几种功能，l、任一路电源停止供电时，其控制开关自动转换至另一电源输出向负载供电；2、任一路电源出现失压、欠压、缺相等故障时，其控制开关的自动转换另一路电源输出；3、两路电源同时供电时，其控制开关转换至主电源输出，在电动汽车自充电行走的电源转换中，当永磁交流发电机发电对蓄电池充电，同时它也能够控制蓄电池对电机控制电路输出供电给电动机行走。

智能控制器中，检测装置是对永磁交流发电机的发电输出和蓄电池输出进行检测，检测装置的硬件组成主要由主控制电路、信号采集电路及电源电路等组成，检测装置的电路由智能控制器的单片机控制，检测装置可以在线路停电时，蓄电池输出直流电，用来驱动电机工作，以达到检测线路并使设备正常工作的目的。

变换器采用Cuk变换器。Cuk变换器同时具有升压和降压功能，可以在较大范围内实现最大功率点跟踪，有利于系统效率的提高。

Cuk变换器在负载电流连续的情况下，其电路的稳态过程有：

开关管Vr导通期间

此期间开关管Vr导通，电容C2上的电压使二极管D2反偏而截止，这时输入电流iL2使Ll储能；C2的放电电流iL2使L2储能，并供电给负载。

开关管Vr截止期间此期间开关管Vr截止，二极管D2正偏而导通，电源和Ll的释能电流iLl向C2充电，同时L2的释能电流iL2以维持负载。因此，Vr截止期间C2充电，Vr导通期间C2向负载放电，C2起能量传递的作用。

如图2为本实用新型整车结构示意图，本实用新型太阳能电动垃圾车包括驾驶室1、车体5、蓄电池4、车厢3、车架6和举升牵引机构，所述车厢3上设置有钩套8，钩套8连接在车厢3前端，所述举升牵引机构设置有勾臂2，钩套8与勾臂2配合连接，举升牵引机构安装于车架6上，车架6设置于车体5上，车厢3与车架6连接并安置于车体 5 上，所述的蓄电池4连接有充电控制器 10，充电控制器10与变换器22连接，变换器与太阳能板连接，永磁交流发电机9与蓄电池4连接。

所述的所述液压举升牵引机构设置有勾臂2，钩套8与勾臂2配合连接，举升牵引机构安装于车架6上，车架6设置于车体5上，车厢3与车架6连接并安置于车体5上。

所述的车厢还设置有箱盖、滤水层、污水箱、排水口、卸料门和移动轮；所述箱盖位于车厢3上侧，所述滤水层和污水箱安置于车厢3内，所述卸料门设置在车厢3后端，所述移动轮7安装在车厢3底部。

如图3所示，太阳能电动垃圾车的机械原理为，后车轮12通过后车轴19与飞轮13连接，在后车轴19的飞轮13上安装一套链轮或齿轮，通过链条14或齿轮传递到前车轴20带动前车轮18，并同时带动永磁交流发电机5发电，永磁交流发电机5的输出绕组与智能控制器17、电机控制电路15连接，电机控制电路15有导线16接到蓄电池4，蓄电池4输出引线接电动机11。

如图 4 所示，充电控制器 10 设计有主控制板，主控制板包括单片机，比较电路、防反向充电电路、防过充电路、限流电路和充电指示电路，所述的主控制板可以是 UC 系列模块，或者是微电脑，使用UC系列模块时，输入端有电源输入和电源指示，UC系列模块端输出接有防过充电路 Q1、防反向充电电路 VD、分压电路 R 和充电指示电路 LM，充电指示电路 LM安装在蓄电池输入端。

分压电路 R 包括 R1、R2、R3、R4，联接在蓄电池与防反向充电电路VD之间。

充电控制器 10 的工作原理 ：

设 电 池 额 定 电 压 为 12V，计 算 得 到 容 量 为 7Ah，VIN=18V，VF=13.8V，VOC=15V，Imax=500mA，IOCT=50mA。由于充电器始终接在蓄电池上，为防止蓄电池电流倒流入充电器，在串联调整管与输出端之间串入一只二极管 VD 反向充电。同时，为了避免输入电源中断后，蓄电池通过分压电阻 R1、R2、R3 放电，使 R3 通过电源指示晶体管（脚 7）接地。

18V输入电压加入后，Q1导通，开始恒流充电，充电电流为500mA，电池电压逐渐升高。当电池电压达到过充电压 VOC 的95％（即 14.25V）时，电池转入过充电状态，充电电压维持在过充电电压，充电电流开始下降。当充电电流降到过充电终止电流（IOCT）时，UC 模块的脚10输出高电平，比较电路LM输出低电平，蓄电池自动转入浮充状态。同时充足电指示发光管发光，指示蓄电池已充足电。

应用实施例：

本发明人安装了一台太阳能电动垃圾车，充电一次，达到60V 20A时，在市郊区试验，行走了120公里，蓄电池电量还有75%。如果再平地路行走，可以行走数百公里以上。由此可见，本发明将行车惯性运动势能转变成电能。当太阳能电动垃圾车时速达到10公里/时，发电机发出交流150V电压，时速达20-50公里/时能保持交流220V 50Hz自动转入各装置进行工作，即：快一秒钟，转入各自动装置，如，充电、灯光、喇叭、电车电机。直流电压：36V、48V、60V、96V，能快速工作，能实现自发自行，克服了改善电动垃圾车蓄电池行车不到80公里就无法再行驶的缺点。当太阳能电动垃圾车行车时速达每小时20-60公里，车交换装置能稳压在180V-240V 50Hz正常工作，时速低于5公里/时后电子转换自动转入电动机使用。降低费用，噪声小，无废气污染。

最后应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。