一种环保燃料增程式电动汽车的发电系统或动力设备
技术领域
本实用新型涉及电动汽车或者电动大巴车、电动公交车、冷藏车等领域，尤其涉及一种环保燃料增程式电动汽车的发电系统或动力设备。
背景技术
电动汽车具有噪音小，节能、环保、经济、加速快、结构简单、维护方便、易保养等优点；但是也存在续航里程短、充电难、充电慢等问题。另外，大约5年左右动力电池就需要进行更换，而动力电池的回收又面临着回收成本高、回收技术难的困境。
所述电动汽车包括但不仅限于电动汽车、电动大巴、电动公交车、渔船等移动设备；目前的电动汽车或者电动公交车多为充电桩充电，由于电池容量以及质量等原因，导致电动公交车续航短，电池寿命短等问题。
氢燃料电池汽车表面看符合节能环保要求；但氢气制取提纯需耗能量；氢气需约70MPa高压进行压缩也需耗能；还有氢气储存和氢气运输环节，以及使用环节都存在很大损耗，效率进一步的降低；相对成熟的锂电池，氢燃料电池汽车储存成本高、运输风险大、加氢站基础设施需要高昂投入；根据美国能源局公布的数据显示，到2020年燃料电池系统要达到寿命目标为5000小时，使用寿命短；在氢燃料电池发电过程中用到金属铂作催化剂，金属铂稀缺造成价格很高，如果未来继续进行大规模的生产氢燃料电池，需求越大金属铂的成本，还会更加的稀缺和更高成本。还有高压储氢罐、超高压的空压机、氢循环泵等关键零部件，技术难度高，产业链形成难，全国各地进行数量庞大的加氢站建设，总投资都将是极其的巨大。
炎热的夏季，为了人员的舒适，电动汽车设置和打开空调设备制冷，更加剧了电动公交汽车的电池能量的损耗，导致电动公交车需频繁充电；甚至导致昂贵成本购置的电动公交车使用率仅50％，需购两辆顶一辆用。
另外，冷藏车及渔船等冷藏冷冻运输设备；在运输过程中不但要消耗能量实现冷藏车行进，同时还要消耗大量能量，用于冷藏车或者渔船等的制冷设备，或者需要运输大量冰块，制造冰耗能且需要人员搬运。
实用新型内容
本实用新型实施例提供环保燃料增程式电动汽车的发电系统或动力设备，包括依次连通的燃料储罐、发动机、发电机、控制器、电动机构成；所述燃料储罐为低温液体燃料储罐或者LNG杜瓦罐，所存储的低温液体燃料为LNG液体。
所述LNG液体(温度约零下-162℃以下)，通过所述汽化器吸热气化成为天然气；输入所述发动机燃烧做功和输出电能，所输出的电能为电动汽车电池充电或者直接驱动电动汽车的电动机。
首先，LNG或者天然气，是属于环保燃料；对环境的污染很小；
同时，LNG或者天然气，相对于汽油和柴油来说成本低；
更重要的是，增程式电动汽车可令发动机有稳定的工况及转速，和在最佳以及最高做功效率的状态；从而达到节能的目的；
另外还有，采用有增程式发动机的电动汽车，可以明显减少电动汽车的电池数量和电池容量；同时增程式发动机工作，与超级电容储能两者能够很好的进行配合，能够最大限度的减少电池储能的充电与发电次数，可以明显的延长电动汽车电池的使用寿命；
电动汽车拥有增程式发动机后，可以彻底打消司机的里程忧虑；同时也可以减少充电桩数量；可令电动汽车普及速度加快；
另外还有，在炎热的夏天，本实用新型实施例所提供的环保燃料的电动公交车，不需安装空调就能保障公交汽车内部制冷；可节省空调设备成本及设备空间，同时还能节约空调设备所消耗的大量电能。
渔船或者冷藏车可用零下-162℃的LNG液体气化过程所释放出的冷量，为渔船或者冷藏车设备提供冷量，一举多得。
本实用新型实施例是这样实现的：
第一方面，本实用新型实施例提供一种环保燃料增程式电动汽车的发电系统或动力设备，包括依次连通的燃料储罐、发动机、发电机、控制器、电动机构成；所述增程式电动汽车发电系统或动力设备，还设置有超级电容和/或电池储能系统；所述储能系统与所述控制器或所述电动机连通。
所述燃料储罐中存储的燃料，经过控制阀门，输送至所述发动机燃烧做功，并驱动所述发动机高速旋转，所述发动机带动发电机旋转输出电能，经控制器调节控制后驱动电动机高速旋转，以及驱动电动汽车(包括电动大巴车、电动公交车)设备或者船舶设备运行。
第二方面，本实用新型实施例中，所述燃料储罐为低温液体燃料储罐或LNG杜瓦罐，所存储的燃料为(液化天然气)LNG低温液体；
进一步的，所述燃料储罐与所述发动机之间，还设置有汽化器；所述汽化器设在电动汽车体外，吸收环境能量实现LNG气化；或者令形成的冷空气为发动机进行冷却，或者令汽化器与发动机冷却水箱直接进行换热，吸收发动机产生的多余热能和实现水箱的降温；
进一步的，所述燃料储罐与所述发动机之间，还设有第二换热器；所述第二换热器设置在电动公交车设备或船舶设备的箱体内部；利用零下-162℃的LNG液体气化过程所吸收的气化潜热(约510kj/kg)；以及零下-162℃到环境温度的显热(约900kj/kg)；两者共计吸收能量约1400kj/kg；在炎热的夏季，开通第二控制阀门后，零下-162℃的LNG液体进入第二换热器中吸热，就可实现电动公交车厢体内部的空调制冷功能；或者实现冷藏车、渔船等移动设备内的冷藏制冷。
进一步的，所述燃料储罐与所述发动机之间，还设置有第三控制阀门和第三换热器，用于发动机润滑油的冷却或者其他制冷需求。
第三方面，本实用新型实施例中，所述发电机输出电能，所述电能连接所述控制器；所述控制器调节控制并且驱动所述电动机高速旋转；另外，所述控制器还连接有超级电容储能和/或电池储能系统；
电动汽车启动时的启动电流较大，由超级电容储能和/或电池储能系统提供电能，根据电池储量或者人工启动所述环保燃料增程式电动汽车的发电系统或动力设备；所述控制器连接的超级电容储能和/ 或电池储能系统；将向电动汽车的电动机输出强大的动力电流。
当电动汽车(电动公交车)等红绿灯或者进入公交车站的时候，电动公交车的电动机不工作，这时候所述环保燃料增程式电动汽车的发电系统或动力设备仍然继续运行和发电输出，将电池的亏空补上；电动公交汽车再次启动时候又是接近满电的状态。
由于电动公交汽车频繁启动和停车，电池的充电和放电过于频繁会缩短电池使用寿命；因此，优选使用超级电容储能进行储能；
或者在电池储能与控制器之间，同时也设有超级电容进行储能；当电动公交车频繁启动和停车的时候，首先主要由超级电容储能系统频繁释放电能和频繁充电；只有在深度放电时才会令电池储能投入，这样可明显减少电池充电和放电次数，有利于延长电池的使用寿命 (如果条件允许，尽可能采用超级电容储能系统)。
第四方面，本实用新型实施例中，所述超级电容储能和/或电池储能系统还设置有外接电源充电接口，用于电动汽车(公交车)使用充电桩或公交站进行充电。
本实用新型实施例的有益效果是：
本实用新型实施例所提供一种环保燃料增程式电动汽车的发电系统或动力设备，包括依次连通的燃料储罐、发动机、发电机、控制器、电动机构成；
进一步的，所述燃料储罐为低温液体燃料储罐或者LNG杜瓦罐，所存储的燃料为LNG低温液体。
进一步的，所述增程式电动汽车发电系统或动力设备，还设置有超级电容和/或电池储能系统；所述储能系统与所述控制器或所述电动机连通。
电动汽车及电动公交汽车等运输设备，经常处于启动、加速、和上坡、以及下坡、减速、停车等等变工况状态；传统的发动机在这种状态下工作，燃料的有效热效率非常的低。电动汽车正好能够克服该难题，但是电动汽车的续航里程，以及电池的使用寿命短又是难题；采用超级电容储能，可解决电动汽车频繁充电和放电难题，同时输出的启动电流也很大，非常适合电动汽车及电动公交车这种频繁启动和频繁停止的动力设备；但超级电容储能又存在成本昂贵，体积巨大、续航里程短的难题。因此，在电动汽车及电动公交车上安装发电设备，和不断地给超级电容储能和/或电池储能进行充电；就能很好的解决电动汽车或者电动公交车的续航里程短和以上所有的难题。
同时，因汽油、柴油存在城市污染，未来将被电动汽车所取代；但是电动汽车(电动大巴和电动公交车)又存在续航里程短，以及电池寿命短，更换电池成本高，和废旧电池难以回收处理等难题。
LNG为天然气的低温液体，能量密度大，成本低，资源储量也大，并且是一种非常安全的环保燃料，未来将取代污染环境和资源有限的汽油和柴油燃料，并且将成为未来汽车及轮船设备的新型环保燃料。 LNG经过汽化器吸热气化后，就成为可以燃烧的天然气，输入到天然气发动机中进行燃烧做功和驱动发电机高速旋转输出电能。
同时，液体LNG沸点温度约在零下-162℃以下，气化吸收潜热，及温度达到常温所需要的显热能量；除令电动公交车等设备，吸收发动机和吸收环境空气能量外，炎热的夏季还可以吸收电动公交车内部的热能，从而实现对电动公交车内部的车厢制冷；这样做不但省去安装空调的成本及空间，同时还可节约空调设备所消耗的大量电能。
同时该技术还可以应用到电动冷藏车、渔船等等等移动设备上；满足冷藏车、渔船等移动设备对冷藏和冷冻的需求；不但可保障电动冷藏车足够的续航里程，同时还可节约冷藏车等设备的制冷量需求，同时也符合对未来汽车等移动设备的环保要求，一举多得。
另外，正常情况下从燃料成本上来说，汽车燃烧天然气的成本，仅约为燃烧汽油、柴油的一半成本；因此选择天然气作为汽车燃料，不但更加符合未来对环保的要求，同时也比燃烧汽油、柴油更加经济。
其次，城市中大巴车、公交车长期处于频繁启动和频繁减速停止的工作状态，传统的发动机在这种工况之下，汽车燃料都达不到20％的有效热效率，汽车燃料的能量损失高达约80％甚至更多。
电动汽车正好可以弥补这个缺陷，也很适合频繁启动和频繁减速停止的工况状态，因此采用电动汽车技术，作为城市公交车动力系统是即节能又是环保选择。为了克服电动公交汽车续航里程短的难题，在电动公交汽车上增加本实用新型所述的环保燃料发电系统是非常必要。增加本实用新型所述的环保燃料发电系统和设备后，可以减少电动公交车的超级电容储能和/或电池储能的容量，可以明显减少超级电容储能和/或电池储能的投资成本，及以后更换电池的成本；仅这些就早已将所增加的增程式发电机成本覆盖掉(天然气成本低)。
从能源效率来说，发动机长期处于稳定的满负荷工作状态，也是燃料燃烧效率最高的状态，发动机可以达到35％以上的有效热效率；因此大大的提高能源利用率。另外，对于城市公交汽车来说，发动机长期处于变工况运行容易缩短发动机寿命，长期稳定一个速度运行，不但发动机效率最高，同时还能延长发动机使用寿命，一举多得。
附图说明
为更清楚地阐述说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图；这是很容易做到的；
图1为本实用新型实施例提供的一种可燃烧汽油、压缩天然气的通用型环保燃料增程式电动汽车的发电系统或动力设备连接示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种低温LNG液体和带汽化器的环保燃料电动汽车驱动系统或者动力设备的连接示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种低温LNG液体带汽化器和制冷换热器的环保燃料电动汽车驱动系统或者动力设备的连接示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种带汽化器和制冷换热器和其他制冷的环保燃料电动汽车驱动系统或者动力设备的连接示意图；
发电系统部分图标：
1-燃料储罐；2-发动机；3-发电机；4-控制器；5-电动机；6-超级电容器和/或电池储能系统；7-外接电源充电接口；101-控制阀门；102- 汽化器；103-第二控制阀门；104-第二换热器；105-第三控制阀门； 106-第三换热器；
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型实施例而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
图1为本实用新型实施例提供的一种可燃烧汽油、压缩天然气的通用型环保燃料增程式电动汽车的发电系统或动力设备连接示意图；
在图1中，燃料储罐1中储存的燃料(例如汽油、柴油、煤气、压缩天然气等，可以实现“一机多用”，其适用性和实用性都很强)，通过控制阀门101输送到发动机2中燃烧做功；并驱动发电机3高速旋转发电输出，经过控制器4调节控制，驱动电动机5旋转，并驱动电动公交车运行；另外，所述控制器4还设置有超级电容储能和/或电池储能系统6，并且通过控制器4驱动电动机5旋转运行；
在电动公交汽车进入公交车站和停止运行时，所述发电机3仍然高速旋转发电输出(效率可达35％以上)，所输出的电能通过控制器 4，对超级电容储能和/或电池储能系统6进行充电。
另外，有外部电能时，可通过充电桩及接口，连接到外接电源充电接口7，通过控制器4调节与控制；对超级电容储能和/或电池储能系统6实施充电，从而令所述电动公交车获得外部的充电。
图2为本实用新型实施例提供的一种低温LNG液体和带汽化器的环保燃料电动汽车驱动系统或者动力设备的连接示意图；
在图2中，燃料储罐1中储存的燃料为低温LNG液体(燃料为 LNG液体，温度零下-162℃以下，所述燃料储罐1为LNG杜瓦罐)，低温液体LNG通过控制阀门101，流经汽化器102吸收环境热能以后形成天然气，输送到发动机2中燃烧做功；并驱动发电机3高速旋转发电输出，经过控制器4调节控制，再驱动电动机5旋转，以及驱动电动公交车运行；另外，所述控制器4还设置有超级电容储能和/或电池储能系统6，并且通过控制器4驱动电动机5旋转；
在电动公交车进入公交车站停止运行时，所述发电机3继续高速旋转发电输出(效率可达35％以上)，所输出的电能通过控制器4，对超级电容储能和/或电池储能系统6进行充电。
图3为本实用新型实施例提供的一种低温LNG液体带汽化器和制冷换热器的环保燃料电动汽车驱动系统或者动力设备连接示意图；
图3在图2基础上，增加第二控制阀门103和第二换热器器104，所述第二换热器104设置在电动公交车的车厢内部以及车厢的顶部，燃料储罐1中所储存的燃料为LNG液体(温度在零下-162℃以下)。在炎热夏季，低温液体LNG还可通过第二控制阀门103的控制调节，进入车厢顶设置的第二换热器104中，吸收电动公交车厢内部热能，令车厢内的温度降低，从而实现制冷空调的作用。通过零下-162℃的 LNG液体气化，吸收大量的气化热和从零下-162℃到环境30℃的大量温升显热能量，及释放出大量冷量，从而实现车厢内部的温度降低。
所述换热器104设置在电动公交车厢顶部，不需要制冷的时候，关闭第二控制阀门103即可。当需要制冷的时候，只需打开第二控制阀门103并且控制流量，以达到控制冷量的目的。所述第二控制阀门 103可设为两个串联，第一个为截止阀，第二个为电子调节的节流阀，这样就可以通过电子温度测量和实时调节车厢内部温度。这样做不但省去空调设备的成本和空间，还能节约空调设备所消耗的大量电能，该技术也可用于冷藏车、渔船等产品上，一举多得。
图4为本实用新型实施例提供的一种带汽化器和制冷换热器和其他制冷的环保燃料电动汽车驱动系统或者动力设备的连接示意图；
图4在图3基础上，增加第三控制阀门105和第二换热器106，其作用是为润滑油或发动机或其他需要冷却的地方提供冷却使用。
