CN103010008B - 一种通用新能源客车平台 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种通用新能源客车平台，能量存储、能量转换模块、驱动控制系统模块的一体化设计布置的柔性平台，可根据车辆设计和燃料需求在平台不变基础上灵活快速互换，各部件可实现耦合快接式模块互换。气体储存以瓶装形式置于车顶的四向自由度载气装置上，可依需要自由选装，且可自由调节轴荷分配。能量转换模块采用同轴串接模式，采用复杂边界简单化嵌入式连接，以实现高密度耦合。控制系统模块采用一体化设计，采用总线的分布式系统，整车控制器具有最高的节点优先级。采用一体冷却和综合诊断系统，能量转换模块采用集成冷却系统。
Description
本发明涉及一种通用新能源客车研发平台，该平台是一个能量存储模块、能量转换模块、控制系统模块，信息系统的整体兼容性设计，结构柔性布置的客车平台，可根据车辆设计和燃料需求在平台不变基础上灵活快速互换，各部件可实现耦合快接式模块互换，从而实现不同类型新能源汽车快速、低成本的切换。
现阶段新能源汽车主要分为：纯电动汽车、混合动力汽车，混合动力汽车根据发动机使用燃料的不同分为：气电混合、油电混合等。现阶段大部分新能源汽车是对传统汽车基础上改装，存在动力系统的集成度不高，能量供给系统布置分散，柔性度差，安全性差等问题。而传统的汽车研发平台通用性较差，不能满足新能源汽车的研发需求。
本发明首先提出了一种通用新能源客车平台，提出能量存储、能量转换模块、驱动控制系统模块的整体兼容性设计，结构柔性布置的客车平台，可根据车辆设计和燃料需求在平台不变基础上灵活快速互换，各部件可实现耦合快接式模块互换。采用一体化智能冷却和综合诊断系统，能量转换模块采用集成冷却。
所述能量存储模块包括：油、气、电三类，将气体以瓶装形式置于车顶，汽车顶部布置有燃气管路、四向自由度载气装置。载气装置中有气瓶卡槽，卡槽最多可放置8个80L气瓶，气瓶个数可以自由选择，气瓶卡槽布置在滑轨上，可实现气瓶组前后左右自由移动，这样可满足客车模块互换后的轴荷分配。在汽车底部布置高压电线、电池箱卡槽、油箱卡槽，电池箱卡槽有6个，可根据轴荷分配要求自由选择。汽车底部布有标注正负极的高压电线，电池的数量可以自由选配，配好的电池装箱后可直接按照正负极直接与高压线相连。
所述能量转换模块包括：发动机模块、电机模块、发电/充电模块、变速器、转换模块，发动机、转换模块、电机模块、变速器依次同轴串联。电机模块与控制器一体化设计，发动机模块与离合器一体化设计，电机模块机械输出与输入端设计成相同外花键，发动机模块输出端与变速器输入端设计成相同内花键。这样的复杂边界简单化的嵌入式连接实现了能量转换模块的高密度耦合。
所述控制模块包括：发动机控制模块、电机控制模块、电池控制模块、变速箱控制模块、ABS防抱死控制模块、冷却系统控制模块、空调调节控制模块、附件驱动控制模块、整车控制模块。控制系统模块采用一体化设计，采用封闭式总线的分布式系统，整车控制模块具有最高的节点优先级，控制系统与以仪表为核心的信息系统通过网关多节点连接，实现信息的可靠传输和共享。各个控制器分布式布置，一体化设计，各个控制模块都与看总线相连，整车控制模块可决定CAN总线上具体控制器的工作与否来匹配整车的控制策略，从而实现驱动控制上的模块快速互换。
所述一体冷却系统采取发动机模块与电机模块集成冷却的方式，电机的冷却水可为发动机预热，实现发动机的热启动，提高了能量的利用效率。所述综合诊断系统即各个控制器通过CAN总线环形相连，整车控制器具有最高优先权，各个控制器的诊断信号可双向传给整车控制器，可靠性高。
图1全自由度载气装置正视图
图2全自由度载气装置侧视图
图3电池与高压线布置示意图
图4客车顶部布置示意图
图5客车底部布置示意图
图6能量转换模块连接示意图
图7驱动控制模块逻辑示意图
图8集成冷却方式示意图
本通用新能源客车平台能量储存模块、能量转换模块、驱动控制模块可根据车辆设计和燃料要求在平台不变的基础上灵活互换，柔性度好。
能量存储模块中的气体以瓶装形式置于车顶，如图4所示：汽车顶部布置有燃气管路(9)、四向自由度载气装置(10)。载气装置的气体出口(14)与管路入口(13)可通过软管连接，空调系统(11)布置于载气装置后方。(15)为安全天窗。
四自由度载气装置(10)中设计有气瓶卡槽，气瓶卡槽最多可放置8个80L气瓶，气瓶个数可以自由选择，气瓶卡槽布置在双层滑轨上。所述四向自由度载气装置如图1、2所示：前后滑动如图1所示，左右滑动如图2所示，可实现气瓶组前后左右自由移动，这样可满足客车模块互换后的轴荷分配。图中(8)为气瓶，(7)为滑轨，(6)为气瓶保护罩。
如图5所示：油箱(15)置于底部右后方，卡槽式安装。图中(34)为冷却系统，(35)为蓄气瓶，(36)为空调压缩机，(37)为DC-DC，(38)为24V蓄电池，(39)为空气压缩机，(40)为转向油泵，(41)为转向机。
如图3所示：在汽车底部布置高压电线(4)、电池箱卡槽(5)，电池箱卡槽有6个，可根据轴荷分配要求自由选择。汽车底部布有标注正负极的高压电线，电池的数量可以自由选配，配好的电池装箱后可直接按照正负极直接与高压线相连。图中(1)为充电器，(2)为电机控制器接头，(3)为转换装置，该转换装置负责外插式充电时的电路切换。
上述的能量存储模块若要成为纯电动车研发平台只需将载气装置、油箱去掉即可，可通过改变电池箱的位置调节轴荷分配达到合理状态。如实现油电混合只需将油箱装入到卡槽内，在通过改变电池组位置调节轴荷分配。如实现气电混合只需将载气装置装到车顶，用软管将气瓶输出端与管道输入端连接，然后四向调节载气装置位置使轴荷分配达到合理。
如图6所示：发动机模块(16)、电机模块(17)、变速箱模块(20)一次同轴串联，
发动机模块中集成离合器，电机模块与控制器模块一体化设计，电机的输出端(23)与电机的输入端(22)设计成相同的外花键，发动机模块的输出端(17)与变速箱模块的输入端(19)设计成相同的内花键，这样复杂边界简单化的嵌入式连接实现了转换模块的高密度耦合。在该平台上研发纯电动车时，能量转换模块中直接去掉发动机即可；研发混合动力车时，如图连接即可；研发传统汽车时，将电机替换成两端都是外花键的柱心即可。
如图7所示：(24)发动机控制模块、(25)电机控制模块、(26)电池控制模块、(27)变速箱控制模、(28)ABS防抱死控制模块、(29)冷却系统控制模块、(30)空调调节控制模块、(32)附件驱动控制模块、(33)整车控制模块以及(31)CAN总线。如图所示各个控制器通过CAN总线(31)环形相连，相连后各控制器可实现双向通信，可靠性高。整车控制器(33)具有最高优先级，可决定CAN总线上的各个控制器是否工作，并且可以对各个控制器进行综合故障诊断。整车控制模块可根据CAN总线上工作控制器的情况来匹配整车的控制策略，从而实现驱动控制上的模块快速互换。若纯电动则让发动机控制模块停止工作；若按传统汽车工作则让发动机控制器停止工作，则按照传统汽车的控制策略协调工作；若以混合动力形式工作则让所有控制器工作。
如图8所示：(42)发动机散热片、(43)电机散热片、(44)电机冷却泵、(45)电机、(46)发动机冷却泵、(47)发动机、(48)节温器、(49)通断开关、(50)通断开关。
在发动机启动初期可通过(48)节温器来控制冷却水是否需要冷却。通过控制(49)(50)通断开关可控制电机的冷却水是否给发动机预热，是否以一体化冷却。
综上所述，这种通用新能源客车的柔性平台，可根据车辆设计和燃料需求在平台不变基础上灵活快速互换，各部件可实现耦合快接式模块互换。
Claims (3)
1.一种通用新能源客车平台，其特征在于，能量存储模块、能量转换模块、控制系统模块、信息系统的整体兼容性设计，结构柔性布置的客车平台，可根据车辆需求和燃料选择在平台不变的基础上灵活配置，各部件可实现耦合式模块互换；
所述能量存储模块包括油、气、电三类，所述能量存储模块中的气体以瓶装形式置于车顶，客车顶部布置有燃气管路、四向自由度载气装置，所述四向自由度载气装置中有气瓶卡槽，所述气瓶卡槽最多可放置8个80L气瓶，气瓶个数自由选择，气瓶卡槽布置在双层滑轨上；在客车底部布置高压电线、电池箱卡槽，所述电池箱卡槽有6个，能够根据轴荷分配要求自由选择，客车底部布有标注正负极的高压电线，电池的数量能够自由分配，配好的电池装箱后能够按照正负极直接与高压线相连；油箱置于客车底部右后方，卡槽式安装；所述能量存储模块若要成为纯电动车研发平台只需将载气装置、油箱去掉即可，能够通过改变电池箱的位置调节轴荷分配；若要实现油电混合只需将油箱装入到卡槽内，再通过改变电池组位置调节轴荷分配；若要实现气电混合只需将载气装置安装到车顶，用软管将气瓶输出端与管道输入端连接，所述四向自由度载气装置位置使轴荷分配达到合理；
所述能量转换模块包括发动机模块、电机模块、发电/充电模块、变速器、转换模块，发动机、转换模块、电机模块、变速器依次同轴串联；所述电机模块与控制器一体化设计，所述发动机模块与离合器一体化设计，所述电机模块机械输出端与电机的输入端设计成相同外花键，所述发动机模块输出端与所述变速器输入端设计成相同内花键；
所述控制系统模块包括发动机控制模块、电机控制模块、电池控制模块、变速器控制模块、ABS防抱死控制模块、冷却系统控制模块、空调调节控制模块、附件驱动控制模块、整车控制模块；各个控制模块通过CAN总线环形相连，相连后的各个控制模块实现双向通信，所述整车控制模块具有最高优先级，所述整车控制模块能够决定CAN总线上各个控制模块是否工作，能够对各个控制模块进行综合故障诊断，所述整车控制模块能够根据CAN总线上各个控制模块的情况来匹配整车的控制策略；若纯电动则让发动机控制模块停止工作；若以混合动力形式工作则让所有控制模块工作。
2.根据权利要求1所述平台，其特征在于，控制系统模块采用一体化设计，采用封闭式总线的分布式系统，整车控制模块具有最高的节点优先级，具有自动配置功能；控制系统与以仪表为核心的信息系统通过网关多节点连接，实现信息的可靠传输和共享。
3.根据权利要求1所述平台，其特征在于，平台采用一体化智能冷却和综合诊断系统，能量转换模块采用集成冷却系统。
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