一種混合動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種混合動力系統(tǒng)，包括變速箱及空心無軸承電機，所述空心無軸承電機包括定子和安裝于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)盤，所述變速箱包括端蓋及輸出軸，所述定子與所述變速箱端蓋固定，轉(zhuǎn)盤與所述變速箱輸出軸固定。通過對空心無軸承電機的巧妙設(shè)計，利用定子與變速箱殼體固定，變速箱輸出軸端的法蘭與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤固定，對普通車輛改裝混合動力系統(tǒng)不增加軸向長度，巧妙的解決了電機的安裝困難問題，且改裝方便、節(jié)約成本。
【專利說明】一種混合動力系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車的動力系統(tǒng)，特別涉及一種混合動力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源的日益匱乏和環(huán)境問題的日漸突出，節(jié)能環(huán)保成為一個世界性的重要話題。純電動汽車由于電池技術(shù)的限制，成本太高、續(xù)航里程太低，不能滿足人們的需求?，F(xiàn)有的傳統(tǒng)汽車在節(jié)油和降低排放方面的潛力有限，因此，具有節(jié)能、環(huán)保、高效的混合動力汽車成為了汽車工業(yè)的發(fā)展趨勢。
[0003]混合動力車具有降低燃油消耗并減少廢氣排放的優(yōu)點，因此目前國內(nèi)外均開發(fā)出各種包括并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)等多種模式的混合動力系統(tǒng)，其性能各有優(yōu)缺點，但無論哪一種模式都存在著一個共同的缺點；即增加電機安裝難度，主要是軸向長度增加300-500mm，大大增加了安裝難度，此外，由于加長車輛后懸長度，勢必影響到整車的重心和轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。
[0004]然而，市場上大量的傳統(tǒng)汽車，尤其是高耗能的大巴汽車，其傳動系統(tǒng)均是以發(fā)動機作用唯一動力源，其傳動系統(tǒng)架構(gòu)已經(jīng)定型，因此，若想電機動力裝置，改裝為節(jié)能的混合動力汽車，將勢必要重新設(shè)計安裝整車的動力系統(tǒng)，造成原傳動系統(tǒng)的浪費及巨大的改裝成本，將制約著傳動汽車向混合動力汽車的過度。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]鑒于以上所述，本發(fā)明有必要提供一種改裝方便、簡單，且成本低的一種混合動力系統(tǒng)。
[0006]一種空心無軸承電機，包括空心無軸承電機，其安裝于變速箱上，所述空心無軸承電機包括定子和安裝于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)盤，所述變速箱包括端蓋及輸出軸，所述輸出軸穿過端蓋，所述定子與所述變速箱端蓋固定，所述轉(zhuǎn)盤與所述變速箱輸出軸固接，所述轉(zhuǎn)子還包括磁鐵，所述轉(zhuǎn)盤包括圓盤及圓盤周緣凸伸的延伸部，所述圓盤用于連接外部設(shè)備，所述延伸部包括外圓柱面，所述外圓柱面用于固定磁鐵，所述圓盤通過一止口配合與所述變速箱輸出軸連接，所述止口配合包括止口凸起部及與止口凸起部配合的止口凹槽部，所述止口凹槽部開設(shè)于所述圓盤上，所述止口凸起部開設(shè)于所述輸出軸上。
[0007]進(jìn)一步地，所述變速箱輸出軸末端安裝有法蘭，所述法蘭與轉(zhuǎn)子配合安裝。
[0008]進(jìn)一步地，所述定子包括殼體，所述殼體包括主體部及蓋體，所述主體部包括圓筒部及連接圓筒部一端的底板，所述圓筒部與底板形成一收容腔，用于安裝所述轉(zhuǎn)子，所述蓋體呈環(huán)形片狀，安裝于所述轉(zhuǎn)盤上。
[0009]進(jìn)一步地，所述底板的居中位置開設(shè)有第一通孔，所述變速箱輸出軸穿過該第一通孔。
[0010]進(jìn)一步地，所述所述一種混合動力系統(tǒng)還包括電控單元,所述電控單元包括電機控制器及高壓電池組，所述電機控制器通過檢測車輛運行情況及對比高壓電池組的電量，對空心無軸承電機進(jìn)行控制。
[0011]進(jìn)一步地，所述空心無軸承電機通過所述電機控制器控制，具有發(fā)電功能，將所產(chǎn)生的電能存儲至高壓電池組內(nèi)。
[0012]進(jìn)一步地，所述高壓電池組包括若干電池及電池管理系統(tǒng)，所述電池均為可充電電池，所述電池管理系統(tǒng)用于檢測電池的電量。
[0013]進(jìn)一步地，所述電控單元進(jìn)一步包括DC-DC電路，所述DC-DC電路為一直流轉(zhuǎn)直流電路，用于將高壓電池組的電池電壓轉(zhuǎn)換為車輛需要的電壓，供整車的電路使用。
[0014]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明采用空心轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，將傳動軸直接通過空心轉(zhuǎn)子與變速箱輸出軸連接，軸向長度可維持不變(僅增加約15_)，極大地方便了車輛的安裝，對于舊車改裝更優(yōu)勢，無需對發(fā)動機和變速箱作任何移動，即可將空心轉(zhuǎn)子電機安裝在變速箱端蓋上。通過對空心無軸承電機的巧妙設(shè)計，利用定子與變速箱殼體固定，變速箱輸出軸端的法蘭與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤固定，巧妙的解決了安裝電機需增加軸向長度的問題，以及電機固定困難問題，對普通車輛改裝混合動力系統(tǒng)具有改裝方便、節(jié)約成本的優(yōu)勢。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，描述中的附圖僅僅是對應(yīng)于本發(fā)明的一些具體實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，在需要的時候還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本發(fā)明一種混合動力系統(tǒng)整體示意圖；
[0017]圖2為本發(fā)明所述空心無軸承電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明所述電控單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，10、發(fā)動機，20、離合器，30、變速箱，31、輸出軸，50、空心無軸承電機，51、定子，511、殼體，513、鐵性，515、線圈，5112、第一通孔，53、轉(zhuǎn)子，531、轉(zhuǎn)盤，533、磁鐵，5311、圓盤，5313、延伸部，5312、第二通孔，60、電控單元，61、電機控制器，63、高壓電池組，65、DC-DC電路，70、萬向傳動軸，80、差速器，90、車輪，100、一種混合動力系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0020]為了詳細(xì)闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定技術(shù)目的而所采取的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的部分實施例，而不是全部的實施例，并且，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，本發(fā)明的實施例中的技術(shù)手段或技術(shù)特征可以替換，下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0021]請參閱圖1，本發(fā)明提供一種混合動力系統(tǒng)100，其包括發(fā)動機10、離合器20、變速箱30、空心無軸承電機50、電控單元60、萬向傳動軸70、差速器80及車輪90。所述發(fā)動機10通過離合器20與所述變速器30連接，所述空心無軸承電機50固定安裝于變速器30上，差速器80通過萬向傳動軸70與所述變速箱及空心無軸承電機50連接，所述差速器80直接帶動車輪90運轉(zhuǎn)。
[0022]所述發(fā)動機10及離合器20均分別為傳統(tǒng)的普通燃油發(fā)動機及普通離合器，發(fā)動機10經(jīng)離合器20將扭矩傳遞至所述變速箱30。
[0023]所述變速箱30包括端蓋及穿設(shè)在端蓋中心的輸出軸31，所述端蓋有與輸出軸31同軸的止口凹槽部(圖未標(biāo))，與本發(fā)明運用的空心無軸承電機50的定子51配合，以保證該空心無軸承電機50的定子51與所述輸出軸31同軸，所述輸出軸31凸伸出端蓋。
[0024]請一并參閱圖2，所述空心無軸承電機50包括定子51和安裝于定子51內(nèi)的轉(zhuǎn)子53。所述定子10與所述變速箱端蓋固定，轉(zhuǎn)子53與所述變速箱輸出軸31固接。所述定子51包括殼體511、安裝于殼體511內(nèi)的鐵芯513及線圈515。在本實施例中，所述空心無軸承電機50為圓柱形，所述殼體11包括主體部及蓋體。所述主體部呈一端開口的桶狀，包括圓筒部及連接圓筒部一端的底板，所述圓筒部與底板形成一收容腔，所述底板開設(shè)有與變速箱端蓋匹配的止口凸起部(圖未標(biāo))，用于與所述變速箱端蓋的止口凹槽部配合，該底板的居中位置還開設(shè)第一通孔5112，用于穿設(shè)輸出軸31。所述蓋體呈環(huán)形片狀，安裝于所述主體部的開口端。所述鐵芯513環(huán)繞在所述轉(zhuǎn)子53外側(cè)，并與轉(zhuǎn)子53形成一定的間隙，所述線圈515纏繞于所述鐵芯513上，同鐵芯513 —并安裝于所述的收容腔內(nèi)。所述轉(zhuǎn)盤531整體呈一端開口的桶裝，其包括圓盤5311及圓盤5311周緣形成的延伸部5313。所述圓盤5311的居中位置開設(shè)第二通孔5312，本實施例中，上述輸出軸31的末端安裝一法蘭，通過法蘭與該第二通孔5312形成止口配合，以保證轉(zhuǎn)盤5311與輸出軸31同軸連接。所述延伸部5313呈圓柱形，是由若干硅鋼片疊加而成，并在硅鋼片上開設(shè)有一圈均布的導(dǎo)槽，該導(dǎo)槽用于固定安裝磁鐵533，其延伸部的內(nèi)部空間用于穿設(shè)其它傳動件。
[0025]請參閱圖3，所述電控單元60包括電機控制器61、高壓電池組63及DC-DC電路65。所述電機控制器61與所述空心無軸承電機50及高壓電池組63電連接，該電機控制器61不僅可以控制所述空心無軸承電機50的運轉(zhuǎn)，而且具有控制能量回收功能。所謂能量回收是指將所述空心無軸承電機50產(chǎn)生的電能經(jīng)過電機控制器61轉(zhuǎn)換，將電能存儲到所述高壓電池組63內(nèi)，所述高壓電池組63包括若干電池及電池管理系統(tǒng)(圖未示)。所述電池均為可充電電池，根據(jù)需要串并連接，所述電池管理系統(tǒng)主要用于監(jiān)控電池的電量，防止電池出現(xiàn)過充電和過放電，進(jìn)而延長電池的使用壽命。所述DC-DC電路65，為一直流轉(zhuǎn)直流電路，該DC-DC電路65電連接于所述高壓電池組63，通過該DC-DC電路將電池組63的高壓電轉(zhuǎn)換為車輛常用的24V電壓。本實施例中，所述電機控制器61還具有車輛檢測對比功能，不僅可以檢測車輛的運行情況，如車輛加速、減速、剎車等，還可通過電池管理系統(tǒng)讀取電池的電量，將檢查到的車輛運行信息及讀取到的電量信息對比計算，根據(jù)設(shè)定信息控制空心無軸承電機的運行情況。
[0026]組裝一種混合動力系統(tǒng)時，將車輛的變速箱30的輸出軸31與萬向傳動軸70拆開，將本發(fā)明所述的空心無軸承電機50的定子51通過止口配合與所述變速箱30的端蓋定位并鎖固。所述安裝在輸出軸31末端的法蘭穿過所述第一通孔5112，與轉(zhuǎn)子30的圓盤5311 一側(cè)抵靠，通過止口配合定位；所述萬向傳動軸70抵持所述圓盤5311的另一側(cè)，通過止口配合定位。該圓盤311兩側(cè)的止口配合的凹槽部共用所述第二通孔5312，保證了三者的同軸度，通過螺栓依次將萬向傳動軸70、圓盤311及法蘭211鎖固。將所述電控單元60安裝于車輛的空閑部位，如后備箱、行李箱等，通過導(dǎo)線與所述空心無軸承電機50電連接。
[0027]一種混合動力系統(tǒng)的車輛正常運行時:車輛由發(fā)動機10經(jīng)過離合器20驅(qū)動變速箱30，再由變速箱30輸出軸31帶動空心無軸承電機50的轉(zhuǎn)子53及萬向傳動軸70 —同轉(zhuǎn)動，由萬向傳動軸70將扭矩傳遞至差速器80，再由差速器80驅(qū)動車輪90運轉(zhuǎn)。電控單元60的電機控制器61檢測車輛的運行狀態(tài)，當(dāng)車輛處于加速或勻速行駛時，電機控制器61控制空心無軸承電機不發(fā)電；當(dāng)車輛在減速或剎車時，電機控制器61控制空心無軸承電機50發(fā)電，并將電能經(jīng)過電機控制器61內(nèi)部電路處理轉(zhuǎn)換，存儲至高壓電池組63內(nèi)，對高壓電池組63進(jìn)行充電。當(dāng)電控單元60的電池管理系統(tǒng)檢測到電池63的電量大于80%時，電機控制器61檢測到車輛在起步或者加速時，電機控制器61控制空心無軸承電機50運轉(zhuǎn)，輔助車輛啟動或車輛加速，降低發(fā)動機10的負(fù)荷，起到節(jié)能的目的；當(dāng)檢測到高壓電池組的電量小于80%時，電機控制器61控制空心無軸承電機50在車輛啟動或加速時均不啟動，以保證高壓電池組63內(nèi)的電量經(jīng)可供車輛的高壓部分使用，如電動空調(diào)等，此外，也可經(jīng)DC-DC電路轉(zhuǎn)換，供應(yīng)整車的低壓電路使用，如散熱風(fēng)扇，低壓照明等。
[0028]經(jīng)統(tǒng)計及測試，一臺公交車輛平均每天約行駛250公里，平均每天啟停的次數(shù)約為750次，通過安裝空心無軸承電機發(fā)電，經(jīng)測試，平均每次減速或者停車，大約回收約0.15千瓦時電能，平均每天約可回收100千瓦時的電能。該約100千瓦時的電能可通過空心無軸承電機輔助車輛啟動及加速，還可以直接供應(yīng)車輛的電動空調(diào)運行，以及供應(yīng)散熱風(fēng)機、油氣泵、低壓照明等使用，綜合利用回收的電能，利用電傳動，取代發(fā)動機的皮帶傳動，以及利用回收電能，取代車輛的發(fā)電機，減輕發(fā)動機的符合，而進(jìn)一步為發(fā)動機降低能耗。
[0029]綜上，本發(fā)明所述空心無軸承電機串接于變速箱與萬向傳動軸之間，通過定子與變速箱殼體固定，變速箱輸出軸末端的法蘭與萬向節(jié)法蘭二者夾持，通過螺栓依次鎖固。通過對空心無軸承電機的巧妙設(shè)計，利用變速箱的輸出軸與變速箱的端蓋同軸的原理，巧妙的取代了電機的軸承部分及對電機進(jìn)行固定，通過該空心無軸承電機與電控單元組合，取代傳統(tǒng)車輛的發(fā)電機及低壓電瓶，利用電控單元的高壓電池組所儲存的電能來驅(qū)動空心無軸承電機，以輔助發(fā)動機進(jìn)行車輛的啟動及加速，利用DC-DC電路，將電池內(nèi)的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，為整車供電，如電動空調(diào)，散熱風(fēng)機，低壓照明等。車輛在改裝該混合動力系統(tǒng)時，只需將變速箱輸出軸末端的法蘭與萬向節(jié)法蘭拆開，將本發(fā)明所述空心無軸承電機的定子安裝固定于變速箱的端蓋上，將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)盤串接于法蘭與萬向節(jié)法蘭之間，這樣對整車的傳動系統(tǒng)不做改變，將電控單元安裝于車輛的空閑部位，如后備箱、行李箱等，并與所述空心無軸承電機電連接，可有效的解決混合動力汽車的改裝困難問題，由于充分利用了原來的傳動系統(tǒng)，所以大大的降低了改裝成本，且通過空心無軸承電機的輔助啟動，減少車輛起步階段及車輛加速階段發(fā)動機的高耗能問題。
[0030]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，對以上實施例所作的任何簡單的修改、等同替換與改進(jìn)等，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種混合動力系統(tǒng)，包括空心無軸承電機，其安裝于變速箱上，所述空心無軸承電機包括定子和安裝于定子內(nèi)的轉(zhuǎn)子，特征在于:所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)盤，所述變速箱包括端蓋及輸出軸，所述輸出軸穿過端蓋，所述定子與所述變速箱端蓋固定，所述轉(zhuǎn)盤與所述變速箱輸出軸固接，所述轉(zhuǎn)子還包括磁鐵，所述轉(zhuǎn)盤包括圓盤及圓盤周緣凸伸的延伸部，所述圓盤用于連接外部設(shè)備，所述延伸部包括外圓柱面，所述外圓柱面用于固定磁鐵，所述圓盤通過一止口配合與所述變速箱輸出軸連接，所述止口配合包括止口凸起部及與止口凸起部配合的止口凹槽部，所述止口凹槽部開設(shè)于所述圓盤上，所述止口凸起部開設(shè)于所述輸出軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述變速箱輸出軸末端安裝有法蘭，所述法蘭與轉(zhuǎn)子配合安裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述定子包括殼體，所述殼體包括主體部及蓋體，所述主體部包括圓筒部及連接圓筒部一端的底板，所述圓筒部與底板形成一收容腔，用于安裝所述轉(zhuǎn)子，所述蓋體呈環(huán)形片狀，安裝于所述轉(zhuǎn)盤上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述底板的居中位置開設(shè)有第一通孔，所述變速箱輸出軸穿過該第一通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述一種混合動力系統(tǒng)還包括電控單元，所述電控單元包括電機控制器及高壓電池組，所述電機控制器通過檢測車輛運行情況及對比高壓電池組的電量，對空心無軸承電機進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述空心無軸承電機通過所述電機控制器控制，具有發(fā)電功能，將所產(chǎn)生的電能存儲至高壓電池組內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述高壓電池組包括若干電池及電池管理系統(tǒng)，所述電池均為可充電電池，所述電池管理系統(tǒng)用于檢測電池的電量。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種混合動力系統(tǒng)，其特征在于，所述電控單元進(jìn)一步包括DC-DC電路，所述DC-DC電路為一直流轉(zhuǎn)直流電路，用于將高壓電池組電池的電壓轉(zhuǎn)換為車輛需要的電壓，供整車的電路使用。
【文檔編號】H02K1/22GK104276024SQ201310306202
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】江瑞華 申請人:江瑞華