CN102874090A - 一种多能源汽车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多能源汽车，包括车身，车身内设有制动系统、转向助力系统、内燃机、电动机和整车控制器，所述内燃机和电动机连接有同步控制器，电动机的输出端连接有自动变速器，电动机的输入端连接有电机控制器，电机控制器连接有蓄电池，蓄电池连接有充电机，充电机连接若干太阳能采集板。本发明的有益效果为：本发明所述的多能源汽车配置有电机驱动系统，在城市内可不使用内燃机驱动系统或少使用内燃机驱动系统，减少污染；蓄电池采用高密度-锂电池组，减少了整车质量造成的车辆耗能，设置有给储能和蓄电池组充电的充电机，只需对外连接民用电源即可；增大了太阳能采集板面积，提高了太阳能采集量。

Description

一种多能源汽车

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及到一种多能源汽车。

背景技术

目前，国际市场上的源油价格不断上涨，燃油车辆的运营成本越来越大；加之城市中燃油车辆饱有量的增大，由此带来的燃油车辆上内燃机的尾气污染、内燃机的噪声污染已经成为城市环境中的最主要的污染物来源。控制燃油车辆上内燃机的尾气污染、控制燃油车辆的内燃机噪声污染、减少车辆的运营成本就必须发展一种新型车辆，这种车辆应具有如下功能：

1、这种车辆在城市内行驶时，应具有无燃油车辆上内燃机的尾气排放、无燃油车辆的内燃机噪声（不使用燃油系统）。

2、这种车辆在城市外行驶时，应具有普通内燃机车辆功能，满足车辆的长途行驶需要。目前在道路建设中，普通内燃机车辆运行系统比较完善，如沿着道路分布的加油站、维修厂等，是普通内燃机车辆的连续行驶的保障系统。这种溶合普通内燃机功能的车辆是可以直接利用普通内燃机车辆的运行系统的，有很好的推广条件。

3、这种车辆应能够充分利用太阳能，减少对矿物能源的依赖。

一般情况下，轿车平均每年续驶里程1万-3万（公里），平均每天续驶里程不超过90（公里）。且汽车90%的行驶时间在20（公里）-50（公里）范围内使用。城市中轿车总量占各种车辆总量的80%以上，在城市中推广具有上述系统功能的车辆可以大幅降低燃油消耗，消除燃油车辆产生的内燃机的尾气污染，还城市一片蓝天；消除燃油车辆产生的内燃机噪声污染，还城市一片宁静；限制燃油消耗量，也可控制环境中温室气体的饱有量，还城市一片清凉。

目前常见的纯电动汽车因其续驶里程短，大多数不超过150公里；充电时间长，一般为不小于4小时，无法实现连续行驶，没有广泛的社会需求，因此无法得到推广。

目前常见的混合动力车辆型式很多，比如以内燃机做功为主加电力助推型式的混合动力车辆，比照传统的内燃机-汽车虽然有一定量的节能，但是不能停止发动机工作，无法消除内燃产生的尾气污染和噪声污染 （污染）。另外常见的还有内燃机带发电机组加电动机驱动做功型式的混合动力车辆。在这种车辆上，燃油需要先经过内燃机转化成发电机的发电动能、发电机在发电动能驱动下发电、在从发电机产生的电能驱动电动机产生的动能驱动车辆行驶。这种能量传递方式属于二次能耗结构，根本不节能，并且也无法消除内燃产生的尾气污染和噪声污染。就燃料电池类车辆而言，因制氢成本过高，常用方法为石油裂解方式，这种方式能耗很大。总体而言，这种方式既不节能、不环保。因此，对现有技术应当进一步改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种多能源汽车，可以利用太阳能、电能和燃油（汽油和柴油）的多种能源做功，具有内燃机驱动系统（燃油动力系统）和电机驱动系统（电能驱动系统），电能补充来源有民用电网的电能和太阳能两种能源，以克服目前现有技术存在的上述不足。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：

一种多能源汽车，包括车身，车身内设有制动系统、转向助力系统、内燃机、电动机和整车控制器，所述制动系统连接有制动助力系统，所述内燃机和电动机连接同步控制器，电动机的输出端连接自动变速器，电动机的输入端连接电机控制器，电机控制器连接蓄电池组，蓄电池组连接充电机，充电机连接若干太阳能采集板，所述太阳能采集板分别位于车身的顶棚、两侧面的车门以及两侧面的车身上。

为了减少整车质量造成的车辆耗能，本发明所述的多能源汽车配置的蓄电池组采用新型高密度-锂电池组，储能量按车辆日平均行驶里程90公里为限。为了方便充电，本发明所述的多能源汽车配置有给蓄电池组充电的充电机，只需对外连接民用电源即可，充电电压为AC220V或AC110V。

为了提高太阳能的采集效率，本发明所述的多能源汽车上的太阳能采集板表面采用4棱锥排布的方式，4棱锥高度为3mm、相对的锥面夹角60度。

为了保障车辆中的内燃机驱动系统和电机驱动系统既能各自独立做功又能同步做功，本发明所述的多能源汽车中设计有控制内燃机驱动系统和电机驱动系统的同步控制器。同步控制器是用于连接内燃机和驱动电机的结构。

所述的蓄电池组7为3.7V、30Ah的能量功率型锰酸锂单体电池，串联组成88串的电池组，电池组的总储能量为9.8kw.h。标配电池管理器。在蓄电池组7的输出端连接储能用的大容量电容器组和专用的隔离电路。

为了增加能量的使用效率，本发明所述的多能源汽车设计有刹车（制动）动能回收系统。为了增加刹车（制动）动能的回收效率，本发明所述的多能源汽车设计有的储能器，利用电容器存储电能方式是机械储能的方式、能量吸收效率接近100%的特性，在蓄电池前端设计有储能用大容量电容器组来吸收车辆制动时产生的电能。在储能用大容量容器组和蓄电池之间设计有专用的隔离电路，专用的隔离电路可保障使车辆制动时产生的电能尽量存储在储能用电容器组中。主要现象是储能用电容器组在储能时电压会上升，专用的隔离电路充许储能用大容量电容器组的电压可以高于蓄电池的电压，只有在压差超过限量值时才向储能用蓄电池反馈电能；放电时先放储能用大容量电容器组中的电能，当储能用大容量电容器组中的电压低于储能用蓄电池的电压时，储能用蓄电池才开始同步放电。蓄电池储能属于化学储能，存在转化效率问题，储能效率不如电容器。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述的多能源汽车配置有传统内燃机驱动系统满足车辆的长途使用需要；

2、本发明所述的多能源汽车配置有电机驱动系统，保障车辆在城市内使用时不使用内燃机驱动系统或少使用内燃机驱动系统；

3、本发明所述的多能源汽车配置的储能电池组采用高密度-锂电池组，减少了整车质量造成的车辆耗能，储能量按一般车辆日平均行驶里程90公里为限。既给新型高密度-锂电池组充满电后，可保障本发明所述的多能源汽车在电机驱动系统做功状态下，连续行驶90公里；

4、本发明所述的多能源汽车配置有给储能和蓄电池组充电的充电机，只需对外连接民用电源即可（AC220V或AC110V）；

5、本发明所述的多能源汽车在车辆的顶棚、车身上布置有太阳能采集板，车辆的顶棚尽量做大，提高了太阳能采集量。

附图说明

下面根据附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述的一种多能源汽车的外观示意图；

图2是本发明实施例所述的一种多能源汽车的结构框图。

图中：

1、车身；2、内燃机；3、电动机；4、同步控制器；5、自动变速器；6、电机控制器；7、蓄电池；8、充电机；9、太阳能采集板。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明实施例所述的一种多能源汽车，包括车身1，车身1内设有制动系统、转向助力系统、内燃机2、电动机3和整车控制器，所述制动系统连接有制动助力系统，所述内燃机2和电动机3连接同步控制器4，电动机3的输出端连接自动变速器5，电动机3的输入端连接电机控制器6，电机控制器6连接蓄电池组7，蓄电池组7连接充电机8，充电机8连接若干太阳能采集板9，为增加采光面积，车身结构采用单箱小客车结构，内设1+4座位。在车身1的顶棚和两侧面的车门及车身1上布置太阳能采集板，9太阳能采集板9总面积不小于5平方米。

为满足车辆长途行驶的需要，采用内燃机的功率为38kw，配30升储油箱、配自动变速器5、配液压制动机构；去掉通用的利用发动机驱动的液压转向助力系统，加装电磁转向助力系统；去掉通用的利用发动机进气真空做功的制动助力系统，采用直线电机驱动的电磁制动助力系统。保障不同驱动系统做功条件下，上述转向助力系统和制动助力系统都能正常工作。电磁制动助力系统和电磁转向助力系统能量采用车辆上标配的12V启动用蓄电池的储能，由配套的电子控制器独立控制；就电磁制动助力系统而言，当驱动踏板开关闭合时，电磁制动助力结构进入工作状态；电磁助力强度与制动踏板深度同步提升。

为满足车辆在城市内使用，电动机3需要采用AC180V、15KW的三相异步电机。冷却方式-水冷、电机控制器标配。冷却水箱布置在内燃机水箱前端。

同步控制器4布置在内燃机2和电动机3中间，用于切换车辆中的内燃机驱动系统和电机驱动系统，驱动电动机3的另一端到自动变速器5。同步控制器可控制整车组成三种驱动模式：1）、内燃机驱动系统做功模式-长途工作模式；2）、电机驱动系统做功模式-城市工作模式；3）、内燃机驱动系统和电机驱动系统同步做功模式-应急工作模式。

同步控制器4由电磁离合器和配套的电子控制组件组成，这里定义配套的电子控制组件为同步控制器的驱动器。同步控制器4的驱动器可以检测内燃机的转速和驱动电机的转速，并按预先设定的程序驱动电磁离合器闭合或分离。

主要功能有：

1）、在车辆静止时，车辆处于内燃机驱动系统做功模式下，电磁离合器自动闭合。

2）、在车辆静止时，车辆处于电机驱动系统做功模式下，电磁离合器自动分离。

3）、在车辆运动时，车辆处于内燃机驱动系统做功模式下，当燃油储量不足时，电机驱动系统起动后驱动电磁离合器分离，然后在关停内燃机。

4）、在车辆运动时，车辆处于电机驱动系统做功模式下，当蓄电组的储量不足时，内燃机驱动系统起动，当内燃机的转速与驱动电机的转数相同时，电磁离合器自动闭合。

本发明采用的蓄电池组7为3.7V、30Ah的能量功率型锰酸锂单体电池，串联组成88串的电池组，电池组的总储能量为9.8kw.h。标配电池管理器。在蓄电池组7的输出端连接储能用的大容量电容器组和专用的隔离电路。

本发明配套的充电机8为交直流两用型，交流输入AC220V或AC110V（民用电网）和直流输入DC8V（太阳能充电）两种，充电电流DC0A-10A，最高充电限定电压DC370V。充电机8受控于电池管理器，当蓄电池组中的任何一个节单体电池的电压达到饱和电压限量时，电池组的电池管理器会自动控制充电机8停止充电。

本发明配有直流低压供电电源，电源输入电压为储能蓄电池组7的总电压，输出电压为DC12V；直流低压供电电源输出端与车辆上标配的DC12V起动用蓄电池并联，保障多能源汽车在内燃机不工作时给DC12V低压系统供电。

太阳能系统为补充能量来源，不是直接驱动车辆的能源。直接驱动车辆的能源是燃油和储入储能蓄电池组7中的电能。太阳能充电系统始终处于工作状态，只要有阳光就有充电电流输出，只有当蓄电池组7中的任何一个节单体电池的电压达到饱和电压限量时，电池组的电池管理器会自动控制充电机8停止充电。本发明中的太阳能采集反输出的总电压上限为DC60V，最大输出功率为1KW。

本发明中的太阳能采集板9表面采用高强度钢化玻璃，表面制成发明项目中提出的4棱锥的小突起结构，内附太阳能感光板构成太阳能采集板。这种结构可以增加斜射光线的吸收面积。

整车控制器采用单片机控制，并结合各执行单元电路完成发明项目中所有功能，内置控制软件。

本发明中各功能系统布置方式是：

1、内燃机驱动系统和电机驱动系统布在车辆前端机箱内，前置、前驱结构。

2、内燃机配套件布置在前端机箱内，内燃机的周围。

3、储能用蓄电池组布置在前排座位下方，电机驱动控制系统布置在车辆的底盘下方。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多能源汽车，包括车身（1），车身（1）内设有制动系统、转向助力系统、内燃机（2）、电动机（3）和整车控制器，所述制动系统连接有制动助力系统，其特征在于：所述内燃机（2）和电动机（3）连接有同步控制器（4），电动机（3）的输出端连接自动变速器（5），电动机（3）的输入端连接电机控制器（6），电机控制器（6）连接蓄电池组（7），蓄电池组（7）连接充电机（8），充电机（8）连接若干太阳能采集板（9），所述太阳能采集板（9）分别位于车身（1）的顶棚、两侧面的车门以及两侧面的车身（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种多能源汽车，其特征在于：所述制动助力系统为直线电机驱动的电磁制动助力系统；所述转向助力系统为电磁转向助力系统。

3.根据权利要求2所述的一种多能源汽车，其特征在于：所述电磁制动助力系统和电磁转向助力系统连接12V启动用蓄电池和电子控制器。

4.根据权利要求1所述的一种多能源汽车，其特征在于：所述制动系统连接有制动动能回收系统，所述制动动能回收系统包括电容式储能器，所述储能器通过隔离电路连接蓄电池组（7），所述储能器通过电路连接电动机（3）。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种多能源汽车，其特征在于：所述太阳能采集板表面包括均匀排列的若干四棱锥体。

6.根据权利要求5所述的一种多能源汽车，其特征在于：所述四棱锥体的高度为3mm，相对的四棱面夹角为60度。

7.根据权利要求6所述的一种多能源汽车，其特征在于：所述蓄电池组（7）采用3.7V、30Ah的能量功率型锰酸锂单体电池串联组成88串的电池组，所述蓄电池组（7）的总储能量为9.8kw.h。

Images