專利名稱：純電動汽車的車載內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)自動充電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于純電動汽車的車載式自動充電裝置。它由內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組及電控單元等構(gòu)成，用于行駛過程中能為純電動汽車隨時自動充電，以解決純電動汽車?yán)m(xù)駛里程的不足。
2.
背景技術(shù)：
眾所周知，隨著能源危機(jī)與環(huán)境污染的加劇，油價不斷上漲，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車最終將會被純電動汽車所替代。但這種替代目前尚有諸多困難。其原因就在于目前純電動汽車的能源系統(tǒng)還未能找到合適的動力蓄電池組。倘若仍然采用普通鉛酸蓄電池，不僅苯重、儲能量低、續(xù)駛里程短；而且充電耗時多、使用壽命短、鉛污染嚴(yán)重；倘若改用新型高能堿性蓄電池(如鎳氫蓄電池、鋰蓄電池等)，雖然儲能量有所增大，但續(xù)駛里程依然較短；而且充電麻煩及耗時較多也未能徹底解決；而采用氫氧燃料電池、鋅空電池或太陽能電池目前尚在試驗。為此不少城市為了能推廣普及純電動汽車，正在考慮多點設(shè)置充電樁或蓄電池更換站等。在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車與純電動汽車之間，較好的過渡辦法是采用混合動力汽車或增程式電動汽車。其中，混合動力汽車是在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的基礎(chǔ)上加裝動力蓄電池及驅(qū)動電機(jī)而成為由內(nèi)燃機(jī)與驅(qū)動電機(jī)并聯(lián)輸出的汽車，它在行駛過程中或者使用內(nèi)燃機(jī)通過機(jī)械式傳動系統(tǒng)而驅(qū)動汽車(此時為普通內(nèi)燃機(jī)汽車)；或者使用動力蓄電池組及驅(qū)動電機(jī)而驅(qū)動汽車(此時為純電動汽車)。增程式電動汽車則是在純電動汽車的基礎(chǔ)上加裝內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組而成為內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組與動力蓄電池組并聯(lián)輸出的汽車，它在行駛過程中或者使用動力蓄電池組通過驅(qū)動電機(jī)而驅(qū)動汽車(此時為純電動汽車)；或者使用內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組通過驅(qū)動電機(jī)而驅(qū)動汽車(此時為增程式電動汽車)。顯然，上述兩種混合動力汽車或增程式電動汽車由于都需要用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動汽車，因而其內(nèi)燃機(jī)不僅排量和功率較大，而且工況多變，并未能從根本上大幅度減少汽車的能耗和排放。
3.發(fā)明內(nèi)容受傳統(tǒng)汽車發(fā)動機(jī)一發(fā)電機(jī)一蓄電池一啟動機(jī)的啟發(fā)，本實用新型的發(fā)明要點，是將啟動機(jī)作為純電動汽車的驅(qū)動電機(jī)，而為現(xiàn)有的純電動汽車配裝一套由車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組及電控單元構(gòu)成的自動充電裝置(如圖1)。不僅將車載內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組與動力蓄電池組串接而僅為動力蓄電池組充電之用；而且車載內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的啟閉由電控單元根據(jù)動力蓄電池組的實際存電量、端電壓或充電電流等自動控制。該車平時僅以動力蓄電池組的存電量維持行駛；但倘若動力蓄電池組的存電量不足，電控單元便會自動啟動內(nèi)燃機(jī)及發(fā)電機(jī)組而為動力蓄電池組自動充電，從而維持純電動汽車的繼續(xù)行駛；直至當(dāng)動力蓄電池組存電充足時，電控單元便自動關(guān)停內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組。顯然，這種配裝有車載內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置的純電動汽車，既不同于只裝有動力蓄電池組的普通純電動汽車；也不同于由內(nèi)燃機(jī)與動力蓄電池組并聯(lián)輸出的混合動力汽車或者由內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組與動力蓄電池組并聯(lián)輸出的增程式電動汽車；更不同于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車。它與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車及混合動力汽車相比，由于它可取消機(jī)械傳動系統(tǒng)，因而結(jié)構(gòu)更簡單，改裝更容易；它與混合動力汽車及增程式電動汽車相比，由于它所配裝的內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組僅為動力蓄電池組充電而并非直接驅(qū)動車輛，因而不僅可減小內(nèi)燃機(jī)的排量與功率，而且還可使其工況始終穩(wěn)定，從而使節(jié)能減排效果更加明顯；它與純電動汽車相比，由于它能使純電動汽車在整個行駛過程中只需要添充燃料即可自動充電，不僅續(xù)駛里程已無限制，而且操縱簡便，從而更有利于純電動汽車的推廣與普及。
4.
在本實用新型的說明書附圖中，圖1為配裝有車載內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置的純電動汽車結(jié)構(gòu)框圖，它所配裝的車載內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組與動力蓄電池組串接。圖中1-內(nèi)燃機(jī)、2-發(fā)電機(jī)、3-動力蓄電池組、4-驅(qū)動電動機(jī)、5-車輪、6-電控單元。電控單元的信號輸入端接于動力蓄電池組的供電端，信號輸出端接于內(nèi)燃機(jī)的啟動控制端及油門控制端。圖2為實施例1 (配裝有車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置的兩輪驅(qū)動純電動汽車)的示意圖。圖中1_儲油箱或儲氣罐、2-內(nèi)燃機(jī)、3-發(fā)電機(jī)、4-充電器、5-動力蓄電池組、6-中央主驅(qū)動電機(jī)、7-主傳動器、8-外接交流電充電接口，9-電控單元、10-車載內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置。圖3為實施例2 (配裝有車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置的四輪驅(qū)動純電動汽車)的示意圖。圖中1_儲油箱或儲氣罐、2-內(nèi)燃機(jī)、3-發(fā)電機(jī)、4-充電器、5-動力蓄電池組、6-電動車輪驅(qū)動電機(jī)、8-外接交流電充電接口、9-電控單元、10-車載內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置。圖4為實現(xiàn)車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電控制功能的電控單元基本電路。圖中B+為供電端，SW接內(nèi)燃機(jī)點火控制端，ST接啟動機(jī)控制端，D+接發(fā)電機(jī)輸出端，E為接地端；J1、J2為電磁繼電器，C為電容器，D為硅二極管，L1、L2為LED指示燈。
5.具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
實施例1 (如圖2)以現(xiàn)有使用中央驅(qū)動電機(jī)通過傳動軸及主傳動器驅(qū)動后輪或前輪(即兩輪驅(qū)動)的純電動汽車做底盤，保留其電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、中央驅(qū)動電機(jī)以及機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及制動系統(tǒng)，只在其動力蓄電池組之前適當(dāng)位置串裝一臺車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組，從而在電控單元控制下為純電動汽車的動力蓄電池組自動充電。實施例2 (如圖3)借用現(xiàn)有使用電動機(jī)直接驅(qū)動車輪(即四輪驅(qū)動)的純電動汽車做底盤，保留其電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、電動輪驅(qū)動系統(tǒng)、彳丁駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及制動系統(tǒng)，只在其動力蓄電池組之前適當(dāng)位置串裝一臺車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組，從而在電控單元控制下為純電動汽車的動力蓄電池組自動充電。為了能實現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的自動啟閉并保護(hù)內(nèi)燃機(jī)及啟動機(jī)，其電控單元ECU的基本電路不僅可由晶體管電路、集成電路或微處理器等構(gòu)成；而且還須含有自動啟動電路、自動停機(jī)電路、啟動限時電路、再啟動閉鎖電路、油門操縱電路及反接保護(hù)電路等(如圖4)。上述兩實施例的電控單元都根據(jù)動力蓄電池組端電壓實施控制。電控單元的信號輸入端一路通過穩(wěn)壓管Vmin及Vmax接于動力蓄電池組供電端B+,另一路接于發(fā)電機(jī)輸出端D+ ;信號輸出端則通過電磁繼電器Jl、J2接于內(nèi)燃機(jī)點火控制端SW及啟動機(jī)控制端ST0其工作原理是當(dāng)動力蓄電池組的端電壓低于最低限值電壓Vmin時，由自動啟動電路使JI導(dǎo)通(由LI指示)，并由啟動限時振蕩電路以每次啟動少于5s而間隔大于5s的周期振蕩，使J2間歇導(dǎo)通(由L2指示)而自動啟動內(nèi)燃機(jī)及發(fā)電機(jī)組，從而對動力蓄電池組充電；此時只要動力蓄電池組的端電壓高于最低限值電壓Vmin或者內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)運轉(zhuǎn)，則由再啟動閉鎖電路迫使J2截止從而使內(nèi)燃機(jī)不能再啟動；當(dāng)動力蓄電池組的端電壓高于最高限值電壓Vmax時，自動停機(jī)電路將使Jl截止，從而迫使內(nèi)燃機(jī)熄火而停止內(nèi)燃機(jī)及發(fā)電機(jī)對蓄電池組的充電。在該電路中，供電端串接的硅二極管D被用以反接保護(hù)；大容量電容器C可抑制電控單元在啟動內(nèi)燃機(jī)時由于端電壓驟降而引起的誤動作。在上述兩實施例中，為了簡化結(jié)構(gòu)，并能根據(jù)純電動汽車的實際用電量手動調(diào)整其充電率，內(nèi)燃機(jī)油門都采用手動操縱。此外還保留原內(nèi)燃機(jī)的點火開關(guān)及啟動按鈕，以便能在必要時手動操縱車載內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)的啟停。在上述兩實施例中，所配裝的車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組及電控單元都可以采用單元模塊的結(jié)構(gòu)形式裝置于純電動汽車的適當(dāng)位置(如汽車原發(fā)動機(jī)艙或后備箱內(nèi))。為了使用安全，配裝時還應(yīng)妥善解決內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣、排氣、散熱，以及燃料的添加及儲存等。在上述兩實施例中，倘若采用直流輸出的發(fā)電機(jī)，則發(fā)電機(jī)輸出端可直接接于純電動汽車的動力蓄電池組端；倘若米用交流輸出的發(fā)電機(jī)，則發(fā)電機(jī)輸出端須通過充電器變壓及整流后再串接于純電動汽車的動力蓄電池組端。充電器的輸入端還保留有插電式電動汽車的外接交流電充電接口，以便能利用外接交流電源而為動力蓄電池組充電。在上述兩實施例中，為使動力蓄電池組的充放電更加穩(wěn)定并更延長續(xù)駛里程，在動力蓄電池組端還并聯(lián)有超大容量的電力電容器。
權(quán)利要求1.一種純電動汽車的車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置，由車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組及電控單元等構(gòu)成，其特征在于所述的內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組與純電動汽車的動力蓄電池組串接而僅為動力蓄電池組充電之用。
2.如權(quán)利要求1所述純電動汽車的車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置，其特征在于所述內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組的啟閉由電控單元根據(jù)動力蓄電池組的實際存電量、端電壓或充電電流自動控制，電控單元的信號輸入端接于動力蓄電池組供電端及發(fā)電機(jī)輸出端，信號輸出接于內(nèi)燃機(jī)的啟動控制〗而及油I ]控制
3.如權(quán)利要求1所述純電動汽車的車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置，其特征在于所述的電控單元基本電路由自動啟動電路、自動停機(jī)電路、啟動限時電路、再啟動閉鎖電路、油門操縱電路及反接保護(hù)電路等構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述純電動汽車的車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置，其特征在于所述的動力蓄電池組不僅可并聯(lián)能增大儲電容量的電力電容器，而且還保留有插電式充電接口及充電器，以便利用外接交流電源而為動力蓄電池組充電。
專利摘要本實用新型所述純電動汽車的車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組自動充電裝置，由車載式內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組及電控單元等構(gòu)成，不僅所述的內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組與純電動汽車的動力蓄電池組串接而僅為動力蓄電池組自動充電之用；而且所述的內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組由電控單元根據(jù)動力蓄電池組的實際存電量、端電壓或充電電流自動控制。由于續(xù)駛里程已無限制，且節(jié)能減排也更明顯，從而更有利于純電動汽車的推廣與普及。
文檔編號H02J7/14GK202888937SQ20122048309
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月21日
發(fā)明者王豫川, 沈姬, 沈樹盛 申請人:王豫川, 沈姬, 沈樹盛