汽車綜合電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型汽車動(dòng)力系統(tǒng)。更具體地說(shuō)，是一種綜合電力推進(jìn)的汽車動(dòng)力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，汽車上使用的動(dòng)力系統(tǒng)主要包括傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)[1]、純電動(dòng)系統(tǒng)[2]和混合動(dòng)力系統(tǒng)[3]。其中，內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)機(jī)械傳功部件將內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械能傳遞到汽車車輪上，其主要面臨的問(wèn)題是環(huán)境污染大、噪音大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜和潤(rùn)滑困難等。純電動(dòng)系統(tǒng)依靠可充電電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，再由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，這可以很大程度上緩解內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)環(huán)境污染大、噪音大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺點(diǎn)。但電池能源相比燃油/燃?xì)饽茉创嬖谀芰棵芏鹊汀⒊潆娝俣嚷?、需要額外建設(shè)充電站和電池更換站等基礎(chǔ)設(shè)施等缺點(diǎn)，使得目前使用純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的汽車在續(xù)航能力上仍然存在不足。混合動(dòng)力汽車主要依靠?jī)?nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞能量，同時(shí)依靠電池能源作為補(bǔ)充?；旌蟿?dòng)力汽車相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)汽車更加節(jié)省能源，能量調(diào)配更加靈活，環(huán)境污染更小。但混合動(dòng)力汽車保留了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，其機(jī)械傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)仍然較為復(fù)雜，并沒(méi)有緩解內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)所面臨的噪音大、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜和潤(rùn)滑困難等缺點(diǎn)。
[0003]綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)[4]，由于其具有出色的靜音性能，最初被用在潛艇上。近年來(lái)，隨著發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電源管理系統(tǒng)的日臻成熟，綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)(又稱綜合電力推進(jìn)系統(tǒng))開始逐步被應(yīng)用在水面艦艇上。但是，在汽車動(dòng)力系統(tǒng)領(lǐng)域，尚沒(méi)有應(yīng)用綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)的先例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有汽車動(dòng)力系統(tǒng)污染大(內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng))、噪音偏大(內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)和混合動(dòng)力系統(tǒng))、結(jié)構(gòu)復(fù)雜(內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)和混合動(dòng)力系統(tǒng))以及充電困難(純電動(dòng)系統(tǒng))等缺點(diǎn)，本發(fā)明專利公開了一種環(huán)境友好、噪音低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不必定期充電的車用綜合電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明專利采用如下技術(shù)手段。
[0006]熱機(jī)(內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī))通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)相連。類似地，也可以直接采用燃油發(fā)電機(jī)。熱機(jī)將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能輸出。發(fā)電機(jī)輸出的電能驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)再直接、或經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器、或經(jīng)過(guò)變速箱變速后驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)、為車載能量存儲(chǔ)器件(電容、電池或飛輪)充能或供應(yīng)其他耗能部件使用。
[0007]優(yōu)選地，發(fā)電機(jī)輸出的電能可以經(jīng)過(guò)一個(gè)“能量管理系統(tǒng)”(見(jiàn)實(shí)施例3)，并在“能量管理系統(tǒng)”的控制下驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)或?yàn)檐囕d能量存儲(chǔ)器件(電容、電池或飛輪)充能或供應(yīng)其他耗能部件使用。
[0008]本發(fā)明所能夠達(dá)到的有益效果是:1)相比于混合動(dòng)力系統(tǒng)汽車，本發(fā)明的的傳動(dòng)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單。隨之而來(lái)的優(yōu)點(diǎn)還有其動(dòng)力布置更加方便，潤(rùn)滑更加容易。2)相比于純電動(dòng)系統(tǒng)，本發(fā)明能量來(lái)源更加多樣。由于采用熱機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電作為能量來(lái)源之一，相比于純電動(dòng)系統(tǒng)，其續(xù)航能力更強(qiáng)，不必定期充電，可以不依賴于新建的充電站、換電站推廣使用。3 )相比于內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)，本發(fā)明的傳動(dòng)系統(tǒng)更加簡(jiǎn)單，而且短程旅行可以像純電動(dòng)系統(tǒng)那樣僅依賴電池驅(qū)動(dòng)，更加綠色環(huán)保。
[0009]下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的若干實(shí)施例。
[0010]圖1是本發(fā)明第I個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明第2個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0012]圖3是本發(fā)明第3個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0013]圖4是本發(fā)明第4個(gè)實(shí)施例的示意圖。
[0014]結(jié)合圖1，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的第一個(gè)具體實(shí)施例，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求作任何限定。其中，為了闡明本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能，圖中將汽車的主要部件用1~3部分表示出來(lái)。其中，I為汽車后輪，2為汽車底盤，3為汽車前輪。
[0015]在本實(shí)施例中，主要包括4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)5發(fā)動(dòng)機(jī)軸6聯(lián)軸器7發(fā)電機(jī)軸8發(fā)電機(jī)9電路10電機(jī)11汽車后軸12減速器。其中，4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的軸(5發(fā)動(dòng)機(jī)軸)通過(guò)6聯(lián)軸器和8發(fā)電機(jī)的軸(7發(fā)動(dòng)機(jī)軸)相連接。4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能在8發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)換成電能。電能經(jīng)過(guò)9電路驅(qū)動(dòng)10發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例支持權(quán)利要求1、權(quán)利要求2。
[0016]結(jié)合圖2，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的第二個(gè)具體實(shí)施例，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求作任何限定。其中，為了闡明本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能，圖中將汽車的主要部件用1~3部分表示出來(lái)。其中，I為汽車后輪，2為汽車底盤，3為汽車前輪。
[0017]在本實(shí)施例中，主要包括4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)8發(fā)電機(jī)9電路10電機(jī)11汽車后軸12減速器。其中，4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和8發(fā)電機(jī)共用軸13。4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能在8發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)換成電能。電能經(jīng)過(guò)9電路驅(qū)動(dòng)10發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例支持權(quán)利要求1、權(quán)利要求3。
[0018]結(jié)合圖3，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的第三個(gè)具體實(shí)施例，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求作任何限定。其中，為了闡明本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能，圖中將汽車的主要部件用1~3部分表示出來(lái)。其中，I為汽車后輪，2為汽車底盤，3為汽車前輪。
[0019]在本實(shí)施例中，主要包括4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)5發(fā)動(dòng)機(jī)軸6聯(lián)軸器7發(fā)電機(jī)軸8發(fā)電機(jī)9電路10電機(jī)11汽車后軸12減速器14變壓器。其中，4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的軸(5發(fā)動(dòng)機(jī)軸)通過(guò)6聯(lián)軸器和8發(fā)電機(jī)的軸(7發(fā)動(dòng)機(jī)軸)相連接。4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能在8發(fā)電機(jī)中轉(zhuǎn)換成電能，并經(jīng)過(guò)14變壓器之后再輸送給電動(dòng)機(jī)。其中，14變壓器的作用是調(diào)制發(fā)電機(jī)輸出的能量，使之與電動(dòng)機(jī)的工作情況相適應(yīng)。14變壓器的升壓比，可以根據(jù)車速自動(dòng)調(diào)節(jié)或由車主人為調(diào)節(jié)。在本例中，14變壓器即起到一個(gè)最簡(jiǎn)單的“能量管理系統(tǒng)”的作用。
[0020]本實(shí)施例支持權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求4。
[0021]結(jié)合圖4，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的第四個(gè)具體實(shí)施例，但不對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求作任何限定。其中，為了闡明本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能，圖中將汽車的主要部件用1~3部分表示出來(lái)。其中，I為汽車后輪，2為汽車底盤，3為汽車前輪。
[0022]在本實(shí)施例中，主要包括4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)5發(fā)動(dòng)機(jī)軸6聯(lián)軸器7發(fā)電機(jī)軸8發(fā)電機(jī)9電路10電機(jī)11汽車后軸12減速器15電能存儲(chǔ)元件(本實(shí)施例使用磷酸鐵鋰蓄電池)16電池充電線路17電池放電線路18能量管理電路19照明系統(tǒng)20空調(diào)系統(tǒng)21電磁剎車系統(tǒng)22外接電源插頭。其中，4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)5發(fā)動(dòng)機(jī)軸6聯(lián)軸器7發(fā)電機(jī)軸帶動(dòng)8發(fā)電機(jī)發(fā)電。本實(shí)施例的18能量管理電路由變壓器、逆變器、整流器、介電器以及邏輯控制電路組成，具有控制車上其他部件的功能。18能量管理電路可以根據(jù)自動(dòng)設(shè)置或人為控制，使汽車工作在以下(包括但不限于)甲、乙、丙、丁、戊、已等六個(gè)工作狀態(tài)。
[0023]工作狀態(tài)甲:當(dāng)15電能存儲(chǔ)元件中存儲(chǔ)有能量或汽車所需功率較大時(shí)(“汽車所需功率較大”指的是汽車除15電能存儲(chǔ)元件以外的用電器所需的總功率高于某一預(yù)設(shè)的閾值。在本例中，這一閾值是4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)工況下時(shí)，8發(fā)電機(jī)輸出的電功率大小。例如:一般汽車爬坡或加速時(shí)會(huì)達(dá)到這一工作狀態(tài))。此時(shí)8發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能和15電能存儲(chǔ)元件放出的電能分別經(jīng)過(guò)9電路輸送給18能量管理電路，18能量管理電路再將15電能存儲(chǔ)元件放出的電能逆變后，與8發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能一起經(jīng)過(guò)9電路輸送給10電機(jī)，19照明系統(tǒng)以及20空調(diào)系統(tǒng)使用。
[0024]工作狀態(tài)乙:當(dāng)15電能存儲(chǔ)元件中存儲(chǔ)電能較少或汽車所需功率較小時(shí)(“汽車所需功率較小”指的是汽車除15電能存儲(chǔ)元件以外的用電器所需的總功率低于某一預(yù)設(shè)的閾值。在本例中，這一閾值是4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)工作在經(jīng)濟(jì)工況下8發(fā)電機(jī)輸出的功率大小。例如:一般汽車停車或下坡時(shí)會(huì)達(dá)到這一工作狀態(tài))。此時(shí)8發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)9電路輸送給18能量管理電路，經(jīng)過(guò)9電路輸送給10電機(jī)，19照明系統(tǒng)以及20空調(diào)系統(tǒng)使用，多余電能經(jīng)過(guò)18能量管理電路整流后，經(jīng)過(guò)9電路儲(chǔ)存在15電能存儲(chǔ)元件中。
[0025]工作狀態(tài)丙:在未達(dá)到“工作狀態(tài)丁”的前提下，車主可以人為設(shè)置本工作狀態(tài)。車主可以人為地控制汽車關(guān)閉4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和8發(fā)電機(jī)，僅依靠15電能存儲(chǔ)元件行駛。此時(shí)15電能存儲(chǔ)元件放出的電能經(jīng)過(guò)9電路輸送給18能量管理電路，18能量管理電路再將15電能存儲(chǔ)元件放出的電能逆變后，經(jīng)過(guò)9電路輸送給10電機(jī)，19照明系統(tǒng)以及20空調(diào)系統(tǒng)使用。此時(shí)，本例所處的工作狀態(tài)和參考文獻(xiàn)[2]所述的純電動(dòng)汽車相同。
[0026]工作狀態(tài)丁:當(dāng)18能量管理電路通過(guò)電壓計(jì)測(cè)量到15電能存儲(chǔ)元件的電壓接近設(shè)計(jì)最低電壓限制(即電池接近欠電)時(shí)，18能量管理電路獲得比司機(jī)人為控制更高的優(yōu)先級(jí)，強(qiáng)制打開4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和8發(fā)電機(jī)，向18能量管理電路提供能量，并經(jīng)過(guò)9電路輸送給10電機(jī)，19照明系統(tǒng)以及20空調(diào)系統(tǒng)使用。在達(dá)到“工作狀態(tài)乙”所述工況條件時(shí)，為15電能存儲(chǔ)元件充電。
[0027]工作狀態(tài)戊:當(dāng)汽車剎車時(shí)，21電磁剎車系統(tǒng)和8發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能分別經(jīng)過(guò)9電路向18能量管理電路提供能量，并經(jīng)過(guò)9電路輸送給19照明系統(tǒng)、20空調(diào)系統(tǒng)使用，并為15電能存儲(chǔ)元件充電。
[0028]工作狀態(tài)己:當(dāng)汽車停車，并有外接電源經(jīng)過(guò)22外接電源插頭為電池充電時(shí)，18能量管理電路將22外接電源插頭輸入的能量整流后輸送給15電能存儲(chǔ)元件。
[0029]本實(shí)施例支持權(quán)利要求1、權(quán)利要求2、權(quán)利要求4、權(quán)利要求5。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，其特征是:熱機(jī)(包括但不限于內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī))不再直接通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)車輪，而是由熱機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，電能經(jīng)過(guò)電路輸送給電機(jī)，再利用電動(dòng)機(jī)將上述電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能驅(qū)動(dòng)車輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的車載發(fā)電系統(tǒng)，其特征是:汽車熱機(jī)的輸出軸和汽車發(fā)電機(jī)的輸入軸被聯(lián)軸器連接在一起，形成統(tǒng)一的車載發(fā)電系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的車載發(fā)電機(jī)布置方案，其特征是:汽車熱機(jī)的輸出軸和汽車發(fā)電機(jī)的輸入軸是同一個(gè)機(jī)械零件，形成統(tǒng)一的車載發(fā)電系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，可以自由調(diào)節(jié)輸出電壓的車載交流電源管理系統(tǒng)，其特征是:將變壓器應(yīng)用在汽車發(fā)電機(jī)輸出電壓的調(diào)節(jié)上，并根據(jù)汽車行駛速度或人為設(shè)置調(diào)節(jié)這一電壓，并通過(guò)這一方式改變輸送給電動(dòng)機(jī)的電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，靈活管理車上能源的能源管理方式，其特征是，用電路來(lái)綜合管理車上供電系統(tǒng)(例如，包括但不限于發(fā)電機(jī)，儲(chǔ)能元件，電磁剎車系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè))的輸出能量，并按照預(yù)定的控制律將這些能量變送給車上的用電系統(tǒng)(例如，包括但不限于電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能元件、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)以及車上的其他用電器中的一個(gè)或多個(gè))；本權(quán)利要求所指“儲(chǔ)能元件”指的是可以儲(chǔ)存電能或機(jī)械能的儲(chǔ)能元件，例如:包括但不限于電池、電容、飛輪等。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車動(dòng)力系統(tǒng)。旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、潤(rùn)滑簡(jiǎn)易、能量分配靈活的汽車動(dòng)力系統(tǒng)。其原理是：利用汽車所攜帶的熱機(jī)（包括但不限于內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)）驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，再通過(guò)電氣系統(tǒng)將電能輸送至電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選的，本發(fā)明可以攜帶儲(chǔ)能元件。儲(chǔ)能元件可以為車上的能源調(diào)度提供更多選擇。
【IPC分類】B60L11-02
【公開號(hào)】CN104608650
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410750619
【發(fā)明人】楊文慶
【申請(qǐng)人】楊文慶, 楊一君
【公開日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月10日