CN102529709A

CN102529709A - 多元电驱动汽车底盘

Info

Publication number: CN102529709A
Application number: CN2012100187396A
Authority: CN
Inventors: 王怀成; 王小根; 王睿; 刘建
Original assignee: 王怀成
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2012-07-04

Abstract

本发明的名称为多元电驱动汽车底盘。属于节能和新能源的技术领域。它主要解决现有燃油汽车和纯电动汽车不节能且排放严重或节能减排效率差的问题。它的主要特征是：包括底盘大梁及固定在底盘大梁上的内燃机、方向机、方向助力泵、刹车气泵、空调压缩机、油箱、前桥、后桥、车轮、漏电保护器、控制器、电源管理器，还包括永磁发电机、永磁牵引发电机、调速踏板和电池组；其中，永磁发电机与内燃机连接构成永磁发电机组；前桥或者后桥为驱动车桥，永磁牵引发电机与该驱动车桥连接构成一体式驱动车桥。本发明为一种电驱动汽车底盘，具有自行发电、无需再通过充电增加续驶里程、并可进行能量回收的特点，主要用于替代现行燃油汽车底盘。

Description

多元电驱动汽车底盘

技术领域

本发明属于节能和新能源汽车技术领域。具体涉及一种多元结构、多元电能的电驱动汽车底盘，满足所有汽车类车辆节能减排并保证进入市场的需要。

技术背景

国家大力支持节能和新能源汽车的发展。但是，全国节能和新能源汽车研发已进入困境。如纯电动汽车。成本高，市场不接受；不仅不节能反而浪费能源，除了在充电过程中损耗20%电能外，没有其他任何节省电能的表现；并且，它还会增大电能供应危机，如果全国车辆都充电，还需再建20多座三峡那样的发电站（厂）。此外，它受续驶里程限制，不能满足长途运输需要。又如燃料电池车，它需要昂贵的铂（白金）为辅助材料，不仅成本高，而且资源贫乏。又如现行混合动力车，成本高，虽然号称节油20%，但节省部分与成本高出部分基本持平，没有推广意义。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足而提供一种可自行发电、无需再通过充电增加续驶里程、并可进行能量回收的多元电驱动汽车底盘。

本发明的技术解决方案可以是：一种多元电驱动汽车底盘，包括底盘大梁及固定在底盘大梁上的内燃机、方向机、方向助力泵、刹车气泵、空调压缩机、油箱、前桥、后桥、车轮、漏电保护器、控制器、电源管理器，其特征是：还包括固定在底盘大梁上的永磁发电机、永磁牵引发电机、调速踏板和电池组；其中，永磁发电机与内燃机连接构成永磁发电机组；前桥或者后桥为驱动车桥，永磁牵引发电机与该驱动车桥连接构成一体式驱动车桥。

本发明技术解决方案中所述的一体式驱动车桥中的永磁牵引发电机与驱动车桥之间还可以加设两档变速箱。

本发明技术解决方案中所述的一体式驱动车桥中还可以加设传动轴，该传动轴设置在永磁牵引发电机与两档变速箱之间或者设置在驱动车桥与两档变速箱之间。

本发明技术解决方案中所述的永磁发电机和永磁牵引发电机均为永磁电机。

本发明由于采用由底盘大梁及固定在底盘大梁上的内燃机、方向机、方向助力泵、刹车气泵、空调压缩机、油箱、前桥、后桥、车轮、漏电保护器、控制器、电源管理器、永磁发电机、永磁牵引发电机、调速踏板和电池组构成的多元电驱动汽车底盘，其中，永磁发电机与内燃机连接构成永磁发电机组，前桥或者后桥为驱动车桥，永磁牵引发电机与该驱动车桥连接构成一体式驱动车桥，因而在车载主控制器和混合电源管理器的控制下，可使内燃机向永磁发电机提供机械能，永磁发电机把机械能转化为电能，给永磁牵引发电机供电，同时也可给电池组充电。当车在加速、超车、爬坡时，永磁发电机组及电池组均给永磁牵引发电机供电，当汽车在下坡、滑行、紧急刹车制时，永磁牵引发电机由电动状态变为发电状态，把机械能转换成的电能，给电池组充电，当电池组的电容量达到饱和后，永磁牵引发电机直接使用电池组的电能，当电池组的电能低于容量线时，马上启动永磁发电机组进行工作。本发明由于采用永磁发电机，比传统发电机组效率高、体积小、重量轻，且设计制造工艺简单。

本发明由于采用上述技术解决方案，较好地解决了上述节能和新能源汽车的问题，车载永磁发电机组和车辆惯性动能发电系统提供多元电能，车辆以电驱动的模式行驶，具有了实质意义的节能和新能源特征；因为自行发电，不仅可以满足车辆长途行驶的要求，而且没有充电配套的累赘，也不存在潜在的电力供应危机；因为节能而相应减排，并相应降低成本，可以保证市场欢迎。

本发明克服了当前电动汽车生产和营运成本高、节能减排效率低、不能满足长途运输需要、对电能需求具有潜在风险的不足，具有可自行发电、无需通过充电增加续驶里程、并可进行能量回收的特点。本发明是一种电驱动汽车底盘，主要用于替代现行燃油车底盘。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的仰视图。

图3是本发明的局部实施例1结构示意图。

图4是本发明的局部实施例2结构示意图。

图5是本发明的局部实施例3结构示意图。

图6是本发明的局部实施例4结构示意图。

图7是本发明的局部实施例5结构示意图。

图8是本发明电源管理器的电路图。

图9是本发明工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例1作进一步的描述。

实施例1如图1至图3、图8至图9所示。本发明采用由底盘大梁11及固定在底盘大梁11上的内燃机16、方向机6、方向助力泵7、刹车气泵14、空调压缩机9、油箱17、前桥12、后桥13、两档变速箱19、车轮20、漏电保护器18、控制器3、电源管理器4、永磁发电机15、永磁牵引发电机2、调速踏板5和电池组8构成的的多元电驱动汽车底盘。其中，永磁发电机15与内燃机16连接构成永磁发电机组1。后桥13为驱动车桥，永磁牵引发电机2、两档变速箱19、后桥13依次连接，构成一体式驱动车桥，交替实现车辆驱动和车辆惯性动能发电（即能量回收）的动力效能。电池组8包括普通蓄电池组和少量超级电容器，通过能量互补，比功率和比能量都大大提升。蓄电池与电容器智能组合，其功能特征表现为：接收并储存能量回收中高电压、低电压、大电流状态下的电能，完成能量回收；在高电压、大电流状态下释放电能，保证车辆具有强劲的动力。除车辆驱动功能外，还具备能量回收功能、高效率发电功能，车辆可以“长途”行驶而不受续驶里程限制。

电源管理器的电路图如图8所示。由微机与DMOC645电调速控制器（美国太阳电公司）构成的控制电路Q1、永磁发电机组A、串联在电动机回路中的接触器J2、J1、串接在发电机回路中的接触器J3、二极管D1、D2与现有电动车能量回收控制电路中的对应部分相同。控制电路Q1主要负责调速、刹车制动、能量回收等功能程序控制。永磁发电机组A既可用作电动机，又可用作发电机。不同的是采用高、低电压充电支路。其中，高电压充电支路由蓄电池组F1、直流二极管D3和大容量超级电容器C1构成，蓄电池组F1与二极管D3反向串接后再与电容器C1并联。低电压充电支路由蓄电池组F2和电容C2构成，为常规蓄电池充电电路。高、低电压充电支路并联后联接到发电机回路中。直流电逆变升压电路Q2由5KVA逆变器（深圳新未来公司生产）组成，联接到低电压充电支路与高电压充电支路之间。本发明的关键在于大容量超级电容器和低电压充电支路及直流电逆变升压电路的采用。大容量超级电容器C1为国产A型450V、0.5F大电容6只并用，可以将瞬时产生的大电流（200A以上）、高电压（200V以上）的再生能源等转换的电能全部先存到该电容器C1中，然后再通过二极管D3慢慢向蓄电池F1充电，使该部分电能被全部回收。低电压充电支路可先将那些低电压（低于供电电源以下的电压）、小电流（10A以下）的电能先回收到蓄电池F2中，然后蓄电池F2中回收足够多的电能后便经过直流电逆变升压电路Q2升压，再经二极管D4整流向蓄电池F1充电，使该部分电能被全部回收。

本发明工作原理如图9所示。车辆驱动程序：永磁发电机组1启动，产生电能，并向电源管理器4输送电能；电源管理器4自动开启，接收电能，进行变频、稳压、整流，以标准电压分别向控制器3、电池组8输送电能；控制器3、电池组8向永磁牵引发电机2输送电能；永磁牵引发电机2接收电能并把电能转换为机械能，产生动力，并顺序向两档变速箱19（或无两档变速箱）、传动轴10（或无传动轴）、驱动车桥13、车轮20传送动力，驱动车辆。车辆在相对匀速状态下行驶时，永磁发电机组1、电池组8“交替”供电，可以避免过量耗电；车辆起步、加速、爬坡时，永磁发电机组1、电池组8“同时”供电，可以加强动力。车辆惯性动能发电（能量回收）程序：车辆下坡滑行、惯性运动时，产生动力，推动车轮20转动，产生机械能，车轮20把机械能依次传送给驱动车桥13、两档变速箱19（或无两档变速箱）、传动轴10（或无传动轴）、永磁牵引发电机2，永磁牵引发电机2接受机械能，变牵引模式为发电模式，将机械能转换为电能，并通过控制器3把电能传输给电源管理器4，电源管理器4进行变频、稳压、整流，再把电能输入电池组8，电池组8接收并储存电能。

本发明的工作原理可以简单描述为：发电机组提供主要电源，永磁牵引发电机利用车辆惯性动能进行发电从而提供辅助电源（称为“能量回收”）。永磁发电机组将其提供的电源供给永磁牵引发电机，永磁牵引发电机用不完的电输入电池组。能量回收时永磁牵引发电机提供的辅助电源储入电池组。电池组接收并储存永磁发电机组提供的电能和永磁牵引发电机提供的能量回收的电能，在永磁牵引发电机及车辆其他器部件都需要电力时，分别供电。永磁牵引发电机驱动车辆，在车辆相对匀速行驶时，永磁发电机组和电池组“交替”供电，在车辆起步、加速、爬坡时，永磁发电机组和电池组“同时”供电。电源管理器进行变频、稳压、整流等管理。永磁发电机组的启动和停止，电池组储电、供电的开启和关闭，永磁牵引发电机驱动模式和发电模式的转换，方向机助力泵、刹车气泵、空调压缩机等附属部件的工作，电力的分配、流向、流量，车辆的起止进退、调速制动等等，均由总控制器和电源管理器通过线束进行调控，实现车辆的全部功能。

本发明的经济价值在于：一、节能，减排。二、可以让所有汽车类车辆（含长途运输车辆）实现电驱动。三、综合成本低于现行燃油车，市场欢迎。四、不充电，不需要巨资配套（充电桩），没有电力供应风险（不增加国家电力供应量）。因而可以让中国的节能和新能源汽车走出困境。

实施例2如图4所示。与实施例1不同的仅是一体式驱动车桥：永磁牵引发电机2直接与后桥13连接，构成一体式驱动车桥。直接把永磁牵引发电机2安装在后桥13差速器脚齿轮上, 永磁牵引发电机2产生的扭矩直接驱动半轴，实现车辆驱动和能量回收发电交替工作，并且减少了传动轴的机械损耗、噪音、体积和重量，产生综合节能效应。

实施例3如图5所示。永磁牵引发电机2与两档变速箱19、传动轴10、后桥13顺序连接。

实施例4如图6所示。永磁牵引发电机2与传动轴10、两档变速箱19、后桥13顺序连接。

实施例5如图7所示，永磁牵引发电机2与传动轴10、后桥13顺序连接。

Claims

1.一种多元电驱动汽车底盘，包括底盘大梁（11）及固定在底盘大梁（11）上的内燃机（16）、方向机（6）、方向助力泵（7）、刹车气泵（14）、空调压缩机（9）、油箱（17）、前桥（12）、后桥（13）、车轮（20）、漏电保护器（18）、控制器（3）、电源管理器（4），其特征是：还包括固定在底盘大梁（11）上的永磁发电机（15）、永磁牵引发电机（2）、调速踏板（5）和电池组（8）；其中，永磁发电机（15）与内燃机（16）连接构成永磁发电机组（1）；前桥（12）或者后桥（13）为驱动车桥，永磁牵引发电机（2）与该驱动车桥连接构成一体式驱动车桥。

2.根据权利要求1所述的多元电驱动汽车底盘，其特征是：所述的一体式驱动车桥中的永磁牵引发电机（2）与驱动车桥之间加设两档变速箱（19）。

3.根据权利要求2所述的多元电驱动汽车底盘，其特征是：所述的一体式驱动车桥中还包括传动轴（10），该传动轴（10）设置在永磁牵引发电机（2）与两档变速箱（19）之间或者设置在驱动车桥与两档变速箱（19）之间。

4.根据权利要求1、2或3所述的多元电驱动汽车底盘，其特征是：所述的永磁发电机（15）和永磁牵引发电机（2）均为永磁电机。