CN102069722A

CN102069722A - 电动汽车用无连杆动力增程器

Info

Publication number: CN102069722A
Application number: CN2010106136454A
Authority: CN
Inventors: 法德强; 罗新宇
Original assignee: WUHU RUIKE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: WUHU RUIKE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2011-05-25

Abstract

本发明揭示了一种电动汽车增程器，包括永磁发电机、逆变器、动力部件，所述的动力部件为无连杆结构式动力并与永磁发电机连接带动其转子运动发电，所述的永磁发电机发电电流经逆变器为外部设备供电。其优点在于1、首次将无连杆结构式动力应用到增程器中，应用到新能源汽车中；2、与转子增程器相比，研发、制造周期成本都较短，能够短时间内使用或推广增程型混合动力汽车，且投资、研发成本较低；3、采用带通讯的逆变器整流模块，该模块调压功能不是目前市场上针对市电的稳压器那样通过稳压电路来调压，而是通过调节控制发电机转速来调节输出电压节能环保。

Description

电动汽车用无连杆动力增程器

技术领域

本发明涉及一种用于电动汽车上的增程器。

背景技术

电动汽车在当今市场上已经存在了100多年的时间，现在电动汽车面对的挑战：续航里程、系统成本、耐久性、以及消费者应用四大问题。在解决续航里程的问题时，大多采用在电动汽车系统中增添增程器，传统的增程器主要采用的是往复式内燃机系统或者转子发动机系统。

目前，在常用的技术中主要有：1、专利号为200920238152.x的专利，介绍的是数码发电机组在新能源汽车上的应用。2、专利号为200920180854.7的专利，介绍的一种转子发动机系统。它们的结构都是用一台内燃机动力带动一台永磁发电机，将机械能转化为电能输入逆变器，再由逆变器输出能够满足要求的直流电源给电动汽车的驱动电机或电池供电，来驱使电动汽车继续行驶，通过这个技术可以实现在乘用电动车电力不足的情况下启动该发电机组来驱动电动汽车上的电驱系统来确保继续行驶，或以接近饱电量的行驶速度行驶。

上述介绍的传统内燃机结构复杂、体积、振动较大等原因用于电动汽车增程器并不理想，而转子发动机虽具备电动汽车对增程器的使用要求，但成本、油耗较高，短时间内无法普及推广使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是实现一种能够解决电动汽车的续航里程短、系统成本高的问题的电动汽车增程器，而且要结构简巧、效率高、可靠性强。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：电动汽车增程器，包括永磁发电机、逆变器、动力部件，所述的动力部件为无连杆结构式动力并与永磁发电机连接带动其转子运动发电，所述的永磁发电机发电电流经逆变器为外部设备供电。

所述的永磁发电机和逆变器设有独立的水冷却系统。

所述的逆变器中设有整流稳压电路、通信单元、根据传感器和整车信号设定对逆变器本身和发电机系统进行保护的保护单元，以及根据负载变化控制永磁发电机转速的控制单元。

本发明的优点在于1、首次将无连杆结构式动力应用到增程器中，应用到新能源汽车中；2、与转子增程器相比，研发、制造周期成本都较短，能够短时间内使用或推广增程型混合动力汽车，且投资、研发成本较低；3、采用带通讯的逆变器整流模块，该模块调压功能不是目前市场上针对市电的稳压器那样通过稳压电路来调压，而是通过调节控制发电机转速来调节输出电压节能环保。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是电动汽车增程器系统框图；

图2是无连杆结构式动力系统运动件结构示意图；

图3是图2所示无连杆结构式动力系统中圆滑块结构示意图；

图4是图2所示无连杆结构式动力系统配重滑块结构示意图；

图5是图2所示无连杆结构式动力系统曲轴结构示意图；

图6是图2所示无连杆结构式动力系统活塞结构示意图；

上述图中的标记均为：1、无连杆结构式动力；2、永磁发电机；3、逆变器；4、活塞；5、配重滑块；6、圆滑块；7、曲轴。

具体实施方式

参见图1可知，本发明是一种利用无连杆结构式动力1的电动汽车增程系统，保证了插电式混合动力汽车在电池电量不足的情况下可以继续行驶或以接近饱电量速度行驶，此系统主要包括以下部件：一个无连杆结构式动力1内燃机、一个永磁发电机2和一个逆变器3组成，其中无连杆结构式动力1与永磁发电机2连接，带动永磁发电机2转动，产出电能，永磁发电机2的输出端与逆变器3连接，逆变器3将永磁发电机2的电流处理后输出至外部设备，输出的电流主要用于驱动电机、驱动电瓶和与其他负载连接，为其供电。系统中提到的永磁发电机2采用具体水冷系统的三相交流永磁发电机；逆变器具备设有整流稳压电路、通信单元、根据传感器和整车信号设定对逆变器2本身和发电机系统进行保护的保护单元，以及根据负载变化控制永磁发电机2转速的控制单元，其功能有：整流功能(将三相交流电源整成直流电源)，稳压功能(通过控制永磁发电机2转速来控制交流电压)，调试功能(可以根据负载变化控制永磁发电机2转速来调速节能)，保护功能(根据传感器和整车信号设定对逆变器3本身和发电机系统进行保护)，通讯功能(可增加通讯模块，如：CAN通讯，可与整车进行通讯功能)，同时应用水冷功能解决了运行的可靠性和耐久性难题，逆变器3具有的对输出直流电压可控调压功能，是通过调节控制永磁发电机2转速来调节交流电压后再获得需求的直流电压。本系统增程器在纯增程模式下，电池SOC＝i5％时进行放电截止，可续航262km，综合行驶里程达307km。

本系统所提到的“无连杆结构式动力”是可以是直列式结构、也可以是V型或水平对置式结构，它和传统的内燃机比较具有以下优点：

1、结构简巧、简单

a、只有活塞4、配重滑块5、圆滑块6和曲轴7四种运动件；

b、采用圆滑块替代了传统意义的连杆。由偏心圆滑块6装置取代了传统发动机曲柄连杆机构，其曲轴7和圆滑块6的偏心量相等，相当传统的曲柄连杆比λ为1，因此使得其机体体积大大减少(减小30％以上)；

c、与同等功率发动机相比，体积小、重量轻，功率越大优势越明显。

2、运动简单

a、活塞4和动配重滑块5按简谐规律作往复直线运动；

b、圆滑块6在随活塞4或配重滑块5块运动的同时，与曲轴4反向等角速度绕自身中心匀速旋转；

c、曲轴4作匀速旋转；

d、相比传统发动机的轴系，惯性力只存在一阶谐量，没有二阶谐量。

e、其活塞的往复运动轨迹是相当简单的简谐曲线，而传统发动机的往复活塞的运动轨迹是多阶复合曲线。

3、完全平衡

a、多圆滑块6机构在曲轴4两端或飞轮和皮带轮上配重后即可达到旋转惯性力和往复惯性力(力矩)的完全平衡，无需添加任何其它平衡装置；

b、圆滑块6替代连杆后使轴系运转更加平稳，减小飞轮尺寸；

c、振动小，噪音低、工作运转平稳，承载工具NVH大幅度提高。

4、机械效率及热效率高

a、全部运动件均采用低副接触，压力油润滑，摩擦损失少，提高机械效率；

b、活塞4位移曲线为简单的正弦曲线，活塞在上止点附近比传统曲柄连杆机构停留时间长，更接近于等容燃烧，燃烧效率高；

c、活塞4在上止点正负6度时容积几乎不变，最佳点火时刻宽，一次点火成功率高，启动性能优越。

能够保持同样冲程、压比、进排气相位等相同的情况下，其P-V图要比曲柄连杆式发动机丰满。

5、高扭矩

活塞4运动规律改变使得活塞4在上止点停留时间长，最大爆发压力在活塞顶部作用时间长，曲柄转角为90度时的缸内的燃气压力与常规机曲柄转角为72度时相当。

在0-90°曲柄转角范围内，每度曲轴7转角上作用在蚌线结构式发动机活塞4上的气体压力大于相应的常规机，增加扭矩输出。

6、可靠性高

a、行程是曲柄半径的4倍，曲柄重叠度高达100％；

b、圆形滑6块承力结构合理，刚度大，工作时的变形小，增加可靠性；

c、全部运动件都是低副接触，在压力油润滑的状况下工作，磨损小，同比传统发动机寿命大幅提高。

7、工艺简单

a、全部加工形面只有圆和平面，无特殊形面；

b、无需特殊加工设备；

c、加工工时大幅减少；

d、制造成本大大低于传统发动机。

无连杆结构式的动力与传统发动机比较：

1、继承性好：与传统发动机有70％以上的通用件，可以继承传统发动机的一切优秀成果，包括喷油系统、排放处理技术等；

2、油耗、制造成本及投资资金等方面比转子发动机更具有优势。

本系统无连杆结构式的动力特征：

1、采用圆滑块6替代了传统意义的连杆，由偏心圆滑块6装置取代了传统发动机曲柄连杆机构，其曲轴和圆滑块的偏心量相等，相当传统的曲柄连杆比λ为1；

(2、其活塞4的往复运动轨迹是简单的简谐曲线(其轨迹的定义是：过定点O的直线交不过O的定直线l(1与O的距离为a)于Q，在OQ上取P，使|QP|＝b(b是常数)，则P的轨迹称为蚌线；蚌线的特征：蚌线有内外两支。根据a和 b的大小关系，蚌线有三种不同形态。

蚌线的极坐标方程为

ρ＝a±b sec θ

其中，O为极点；O到l的离差的方向为极轴；a、b为实数。

当-π/2≤0≤π/2时，

ρ＝a+b sec θ表示蚌线的外支，又叫做外蚌线；

ρ＝a-b sec θ表示蚌线的内支，又叫做内蚌线。

蚌线的直角坐标方程为

(x-a)^2*(x^2+y^2)＝b^2*x^2

其中，O为原点；直线的方程为x＝a。)括号内红色内容全部删除

3、当采用直列式结构或水平对置式结构式时，为了平衡活塞的运动惯性力需增加配重滑块5，采用V型结构式时配重滑块5可以取消；

4、为了平衡活塞和配重块所产生的合力，需要在曲轴的两端增加平衡块，或将平衡块集成在飞轮和皮带轮上；

5、活塞4圆孔内装有轴套，也可以装轴承；

6、圆滑块6上的偏心圆孔内装有轴套，也可以装轴承。

蚌线技术对传统往复式内燃机结构作出了重大变革，明显提高了内燃机的热效率和机械效率，具有体积小、重量轻、运行平稳和节能的特点。

Claims

1.电动汽车用无连杆动力增程器，包括永磁发电机(2)、逆变器(3)、动力部件，其特征在于：所述的动力部件为无连杆结构式动力(1并与永磁发电机(2)连接带动其转子运动发电，所述的永磁发电机(2)发电电流经逆变器(3)为外部设备供电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车用无连杆动力增程器，其特征在于：所述的永磁发电机(2)和逆变器(3)设有独立的水冷却系统。

3.根据权利要求1或2所述的电动汽车用无连杆动力增程器，其特征在于：所述的逆变器(3)中设有整流稳压电路、通信单元、根据传感器和整车信号设定对逆变器(2)本身和发电机系统进行保护的保护单元，以及根据负载变化控制永磁发电机(2)转速的控制单元。