CN103287248B - 一种能充分提升续航和刹车性能的电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种能充分提升续航和刹车性能的电动汽车，包括无级调速发动机、蓄电池、电动机、刹车臂和刹车总泵，其特征在于：还包括发电机、减速器、整流器、齿牙式离合器、连杆、曲柄、制动主泵、制动碟、钳式泵、助力泵和制动分泵。本发明的有益效果是：由于无级调速发动机的主轴通过离合机构联接电动机的输入轴，一方面可使发动机的无级调速输出与电动机的无级变速相匹配；另一方面，由于发动机的主轴通过离合机构直接带动电动机旋转，在电动汽车加速或者爬坡行驶时，控制离合机构处于结合状态，由发动机来增补该行驶状态的动能需求，无需电动机增大其工作电流，利于维护电动机和蓄电池的使用寿命；并且动能直接作用于电动机，避免了能量流失。

Description

一种能充分提升续航和刹车性能的电动汽车

技术领域

本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种能充分提升续航和刹车性能的电动汽车。

背景技术

近年来，随着人们生活质量的不断提高，汽车逐步进入百姓家庭，成为广大人们的代步工具，同时越来越多的燃气排放污染了环境。在环保部门倡导绿色环保的背景下，各种用途的电动汽车应运而生。

目前的电动汽车大多采用蓄电池储存的电能作为动力能源，其在实际应用中，最突显的问题就是续驶里程短。究其主要原因是因为电量有限，行驶时不能自我补充。对于电动汽车来说，消耗电能最多的两个过程是行驶与制动。

拿行驶过程来说，电动汽车在行驶过程中，根据不同的道路情况所消耗的电能也是不同的。在平坦的公路上行驶所消耗的电能是稳定的、最少的；在路面有坑洼且具有坡度的公路上行驶消耗的电能是最多的。尽管大多数情况下，电动汽车是在路况较好的公路上行驶，但对于在道路情况较差的偏远地区行驶，以及经常长途往返与不同地区的电动汽车来说，整个行驶过程将消耗掉更多的电量，然而在原有电量不变的情况下，一次充电的续航里程大打折扣，因此较易延误行程。此外，汽车起步时也需要很大的转矩，因此对电能的消耗也较大。

拿制动过程来讲，电动汽车在行驶过程中，常需要根据交通路况信息来进行制动，这也是提高安全性的方式之一。而电动汽车的制动原理及过程主要是依靠踩下刹车踏板使真空泵产生负压力，负压力传递到刹车总泵，最终由刹车总泵控制刹车器制动刹车。这个过程中最重要的部件便是真空泵，真空泵在工作时需要电能维持，并且会消耗较多的电能。众所周知，在一次行驶过程中，往往会需要多次制动，而并非一次制动，由此便产生一个较为突出的问题：多次制动的后果是消耗更多的电能而使行驶里程减少。

综上所述，如何在这两个重要过程中，减少电能消耗是目前研发人员最急需解决的问题之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种能充分提升续航和刹车性能的电动汽车，可以通过减少在复杂路况行驶及制动时电量消耗来提高续航能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种能充分提升续航和刹车性能的电动汽车，包括无级调速发动机、蓄电池、电动机、刹车臂和刹车总泵，其特征在于：还包括发电机、减速器、整流器、齿牙式离合器、连杆、曲柄、制动主泵、制动碟、钳式泵、助力泵和制动分泵；所述无级调速发动机由发动机和变径皮带轮构成，发动机连接变径皮带轮；发电机转轴与变径皮带轮的主轴外端联接，发电机经过整流器电联接蓄电池；变径皮带轮的主轴内端连接减速器的输入轴，减速器的输出轴通过齿牙式离合器联接电动机的输入轴；齿牙式离合器包括主动齿轮、从动齿轮、离合齿圈和拨叉；主动齿轮安装在减速器的输出轴上，从动齿轮安装在电动机输入轴上，离合齿圈与主动齿轮及从动齿轮均啮合，拨叉安装在离合齿圈上并控制其轴向移动；刹车总泵的活塞杆与刹车臂下端铰接，刹车臂的上端与连杆的前端铰接，连杆的后端面接触制动分泵的活塞杆端头；曲柄的上端与连杆的后端铰接、下端与机架铰接；曲柄柄身与制动主泵的活塞杆铰接；制动碟固定在电动机输出轴上，钳式泵活动套装在电动机输出轴上，制动碟的碟翼位于钳式泵的钳口中；制动主泵连通钳式泵，钳式泵转动时能够压缩助力泵的活塞杆回缩；助力泵与制动分泵相连通。

优选的，整流器通过开关与蓄电池连接。

优选的，钳式泵上设置有滚轮，滚轮与助力泵的活塞杆端部相接触。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、由于无级调速发动机的主轴通过离合机构联接电动机的输入轴，一方面可使发动机的无级调速输出与电动机的无级变速相匹配；另一方面，由于发动机的主轴通过离合机构直接带动电动机旋转，在电动汽车加速或者爬坡行驶时，控制离合机构处于结合状态，由发动机来增补该行驶状态的动能需求，无需电动机增大其工作电流，利于维护电动机和蓄电池的使用寿命；并且动能直接作用于电动机，避免了现有技术中由于能量的多次转换所带来的能量流失。若电动汽车行驶在平缓路段时，则使离合机构处于分离状态，使电动汽车处于纯电动工作模式。

2、刹车臂动作时同时控制刹车总泵和制动主泵工作，刹车总泵首先刹车减速，减小电动机转轴的惯性力；制动主泵控制钳式泵钳住制动碟从而拾取惯性力进行助力，继而控制刹车总泵进一步刹车使车停止；人力刹车与助力刹车叠加增加了刹车的可靠性同时减轻直接助力而造成惯性力过大而使助力装置受损的情况发生，延长了装置的使用寿命；这个助力制动采用惯性助力，减少了电能消耗，提高了续航能力。

3、由于发电机经过整流器电联接蓄电池，可以在蓄电池的电量不足的情况下，启动发电机，经整流器为蓄电池充电，从而能够维持车辆继续前行，避免了在无市电供应的场所，由于蓄电池无法得以及时充电所带来的不便。

附图说明

图1是本发明混合助力装置的剖视图；

图2是图1中的C向视图；

图3是本发明助力制动装置的示意图；

图4是图3中A-A处的剖视图；

图5是本发明发电装置电联接示意图。

图中标记为：

1、无级调速发动机；1.1、发动机；1.2、变径皮带轮；1.3、主轴内端；1.4、主轴外端；2、电动机；2.1、输入轴；2.2、输出轴；3、减速器；4、齿牙式离合器；4.1、主动齿轮；4.2、从动齿轮；4.3、离合齿圈；4.4、拨叉；5、钳式泵；6、刹车总泵；7、刹车臂；8、制动主泵；9、制动碟；9.1、碟翼；10、发电机；11、机架轴；12、滚轮；13、倒行制动分泵；14、曲柄；15、倒行助力泵；16、前行助力泵；17、前行制动分泵；18、连杆；19、开关；20、蓄电池；21、整流器；22、皮带传动机构。

具体实施方式

下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：

如图3和4所示，本实施例采用双重模式实现制动刹车。助力泵分为前行助力泵16和倒行助力泵15，制动分泵分为前行制动分泵17和倒行制动分泵13。前行助力泵16连通前行制动分泵17，倒行助力泵15连通倒行制动分泵13。

刹车臂7铰接在机架轴11上，刹车总泵6的活塞杆与刹车臂7下端铰接，刹车臂7的上端与连杆18的前端铰接，连杆18的后端均与前行制动分泵17的活塞杆和倒行制动分泵13的活塞杆相铰接。曲柄14的上端与连杆18的后端铰接，下端与机架铰接。曲柄14柄身与制动主泵8的活塞杆铰接。在输出轴2.2上安装制动碟9，在输出轴2.2上活动套装钳式泵5，制动碟9的碟翼9.1位于钳式泵5的钳口中，钳式泵5连通制动主泵8。钳式泵5上还安装有滚轮12，滚轮12一侧的圆弧面与前行助力泵16的活塞杆相接触、另一侧的圆弧面与倒行助力泵15的活塞杆相接触。

此种结构的电动汽车自助式制动装置首先通过刹车臂7推压刹车总泵6进行初步制动，与此同时刹车臂7上端移动带动曲柄14-连杆18机构使得制动主泵8工作，经由助力泵、制动分泵、连杆18及刹车臂7一系列动作，最终进一步挤压刹车总泵6完成助力制动。可见，此种方式最终仍是通过刹车臂7的动作来完成稳固地刹车，在该装置不能正常拾取惯性能的情况下，仍能通过刹车臂7进行刹车，为刹车制动系统提供了两套工作模式，提高其可靠性。

本发明中，活动套装是指采用常规滚动轴承或间隙配合的方式，可以使两连接件之间产生相对转动的一种安装方式。因此，在车辆正常行驶时，输出轴2.2转动，但钳式泵5不转动。只有当踩下刹车踏板后，钳式泵5夹紧制动碟9时，输出轴2.2的转动惯性才会带动钳式泵5一起转动。

如图2和5所示，为了减少空间和重量，将常规发电装置中的动力驱动部分去掉，而采用无级调速发动机1作为动力驱动装置，如此以来，无级调速发动机1既能用作助力又能用来发电。具体实例为：发电机10的转轴通过常规皮带传动机构22连接无级调速发动机1的主轴外端1.4，此处不作赘述。发电机10经过整流器21电联接蓄电池20，整流器21通过开关19联接蓄电池20。如此以来，无级调速发动机1启动时只要按下开关19，使的整流器21与蓄电池20之间形成闭合回路，无级调速发动机1产生的机械能通过发电机10源源不断地转化成电能并将其输送给蓄电池20。

如图1所示，减速器3的输入轴与无级调速发动机1的主轴内端1.3连接，齿牙式离合器4包括主动齿轮4.1、从动齿轮4.2、离合齿圈4.3和拨叉4.4。主动齿轮4.1安装在减速器3的输出轴上，从动齿轮4.2安装在电动机2的输入轴2.1上，离合齿圈4.3与主动齿轮4.1和从动齿轮4.2均啮合。离合齿圈4.3上设置拨叉4.4，拨叉4.4控制离合齿圈4.3轴向运动以实现其同时与主动齿轮4.1和从动齿轮4.2啮合带动电动机2的输入轴2.1转动，也可以只与主动齿轮4.1啮合实现动力分离。

减速器3为常规齿轮组减速器，通过齿数少的小齿轮带动齿数多的大齿轮转动，实现减速。具体结构不做赘述。

无级调速发动机1由发动机1.1和变径皮带轮1.2构成，也可以选用其它结构形式的无级调速器，只要使发动机1.1实现无级调速输出即可，并不限于其具体的结构形式。

本发明工作原理和工作过程如下：

电动汽车在遇到爬坡或者加速时，可以由电控系统检测电动机2的工作电流，当工作电流达到预设值时，控制无级调速发动机1启动，也可以由驾驶员人工控制无级调速发动机1启动，带动减速器3转动。同时，按下开关19接通回路，此时无级调速发动机1产生的机械能通过发电机10转变为电能并通过整流器21储存到蓄电池20中，使得在助力时也进行充电。如图1所示，当电动汽车遇到爬坡或者加速时，启动无级调速发动机1，通过拨动拨叉4.4带动离合齿圈4.3移动，离合齿圈4.3同时啮合主动齿轮4.1和从动齿轮4.2，此时无级调速发动机1的动能直接传递给电机2，起到助力作用；待电动汽车驶入平坦路面或者加速结束时，使离合齿圈4.3移动，断开主动齿轮4.1和从动齿轮4.2之间的传动，并关闭无级调速发动机1，助力结束，使电动汽车由混合动力驱动转为纯电动驱动。

与此同时，再次按下开关19断开发电回路，充电也随之结束。

蓄电池20出现电量不足时，可以立刻启动无级调速发动机1和开关19，经整流器21为蓄电池20充电，从而能够维持车辆继续前行，避免了在无市电供应的场所，由于蓄电池20无法得以及时充电所带来的不便。

车辆前行过程中，踩下刹车踏板时，刹车臂7转动分别导致刹车总泵6工作、连杆18回拉、曲柄14转动及制动主泵8工作。刹车总泵6工作即可进行刹车制动，同时制动主泵8工作向钳式泵5中泵油，钳式泵5的钳口处的柱塞伸出，从而夹紧制动碟9的碟翼9.1，使得钳式泵5钳住制动碟9并随其转动。在钳式泵5转动的过程中，滚轮12不断推压前行助力泵16的活塞杆，使前行助力泵16向前行制动分泵17中泵油，此时前行制动分泵17工作。前行制动分泵17的活塞杆推动连杆18顺其原运动方向继续移动，从而进一步促使刹车臂7转动，使得刹车臂7下端继续推压刹车总泵6的活塞杆，最终完成刹车制动。

倒行刹车时，刹车臂7先直接控制刹车总泵6工作，同时在曲柄14及连杆18的带动下，制动主泵8向钳式泵5中泵油使钳式泵5的柱塞伸出夹紧制动碟9，随后钳式泵5反转并推动倒行助力泵15的活塞杆使其向倒行制动分泵13中泵油，倒行制动分泵13的活塞杆推动连杆18前移，使得刹车臂7继续下压，最终控制刹车总泵6工作从而完成倒行刹车。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.一种能充分提升续航和刹车性能的电动汽车，包括无级调速发动机、蓄电池、电动机、刹车臂和刹车总泵，其特征在于：还包括发电机、减速器、整流器、齿牙式离合器、连杆、曲柄、制动主泵、制动碟、钳式泵、助力泵和制动分泵；

所述无级调速发动机由发动机和变径皮带轮构成，发动机连接变径皮带轮；

发电机转轴与变径皮带轮的主轴外端联接，发电机经过整流器电联接蓄电池；

变径皮带轮的主轴内端连接减速器的输入轴，减速器的输出轴通过齿牙式离合器联接电动机的输入轴；齿牙式离合器包括主动齿轮、从动齿轮、离合齿圈和拨叉；主动齿轮安装在减速器的输出轴上，从动齿轮安装在电动机输入轴上，离合齿圈与主动齿轮及从动齿轮均啮合，拨叉安装在离合齿圈上并控制其轴向移动；

刹车总泵的活塞杆与刹车臂下端铰接，刹车臂的上端与连杆的前端铰接，连杆的后端面接触制动分泵的活塞杆端头；曲柄的上端与连杆的后端铰接、下端与机架铰接；曲柄柄身与制动主泵的活塞杆铰接；制动碟固定在电动机的输出轴上，钳式泵活动套装在电动机输出轴上，制动碟的碟翼位于钳式泵的钳口中；制动主泵连通钳式泵，钳式泵转动时能够压缩助力泵的活塞杆回缩；助力泵与制动分泵相连通。

2.根据权利要求1所述的一种能充分提升续航和刹车性能的电动汽车，其特征在于：整流器通过开关与蓄电池连接。

3.根据权利要求2所述的一种能充分提升续航和刹车性能的电动汽车，其特征在于：钳式泵上设置有滚轮，滚轮与助力泵的活塞杆端部相接触。