CN103950372A

CN103950372A - 插电式混合动力汽车

Info

Publication number: CN103950372A
Application number: CN201410196009.4A
Authority: CN
Inventors: 江广法; 石永博; 李江民; 李波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-05-09
Filing date: 2014-05-09
Publication date: 2014-07-30

Abstract

一种插电式混合动力汽车，其前轮系统包括发动机、离合器、变速箱和前球笼传动轴，所述发动机、离合器和变速箱依次连接，变速箱的输出端连接前球笼传动轴；其后轮系统包括驱动电机、动力电池、充电器、差速器、后球笼传动轴、换档电机和换档电机控制电路，所述换档电机控制电路包括模式转换开关SB1、继电器KM1、继电器KM2、限位开关SB2和限位开关SB3。本发明可实现电机驱动和发动机驱动转换，操作方便；换档电机控制电路上的限位开关A和限位开关B通过拨片拨动，原理简单，可靠性强，实现了差速器的空档和工作档的切换；它在前轮系统和后轮系统上都设置有驱动装置，即可前驱也可后驱，工况适应性好。

Description

插电式混合动力汽车

技术领域

本发明涉及一种插电式混合动力汽车，具体地说是一种即能电机驱动行走，又能发动机驱动行走的并联插电式混合动力汽车。

背景技术

在新能源汽车中，纯电动汽车的电池成本过高，而且一次充电续行里程较短，大部分地区尚不能解决充电桩问题；燃料电池由于技术上仍处于研发阶段，成本及可靠性还不能达到市场预期，因此，国内外各主要汽车公司都将新能源汽车突破的重点方向放在了混合动力汽车上。目前的混合动力汽车主要包括由发动机、发电机、驱动电机、蓄电池组和控制系统等部件组成，发动机仅仅用于发电，发电机所发出的电能主要供给电动机，电动机驱动汽车行驶。发电机发出电能另一部分电能向电池充电，来延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能来驱动电动汽车，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。这种结构需要将机械能转化为电能，然后再将电能转化为机械能，因为需要两次能量转换，所以整体的效率会比较低，同时需要驱动电机用来代替传统的发动机达到牵引的目的，所以电池容量、发电机和驱动电机的功率都不能太小，因而串联模式大多数应用在大型车中。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的缺点，本发明的目的在于提供一种插电式混合动力汽车，它能实现驱动电机驱动行走和发动机驱动行走的自由转换。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：该插电式混合动力汽车包括车体，所述车体包括前轮系统、后轮系统和控制系统，所述控制系统包括控制器、照明系统和电动前进后退控制系统，其特征在于，所述前轮系统包括发动机、离合器、变速箱和前球笼传动轴，所述发动机、离合器和变速箱依次连接，变速箱的输出端连接前球笼传动轴；所述后轮系统包括驱动电机、动力电池、充电器、差速器、后球笼传动轴、换档电机和换档电机控制电路，所述换档电机控制电路包括模式转换开关SB1、继电器KM1、继电器KM2、限位开关SB2和限位开关SB3，所述继电器KM1和继电器KM2并联，模式转换开关SB1与继电器KM1和继电器KM2的并联线路串联，所述换档电机的正负极接线柱分别与继电器KM1和继电器KM2的公共接点连接，限位开关SB2与继电器KM1的常闭触点串接，限位开关SB3与继电器KM2的常开触点串接；所述充电器、动力电池和驱动电机电源线路分别与所述控制器连接，所述驱动电机的动力输出端连接差速器，差速器的输出端连接后球笼传动轴，所述换档电机的输出端通过蜗轮蜗杆连接差速器的换档轴；在所述差速器的换档轴上套置一变档连接套，在所述变档连接套上设置有拨片，所述拨片位于限位开关SB2和限位开关SB3之间。

优选的，所述模式转换开关SB1设置在车体内的中控台上。

进一步的，在车体外侧设置有充电插口。

本发明的有益效果是：它通过换档电机控制电路上的模式转换开关SB1可实现电机驱动和发动机驱动转换，不仅操作方便，而且还可以在不停车的情况下自由转换；换档电机控制电路上的限位开关A和限位开关B通过拨片拨动，原理简单，可靠性强，实现了差速器的空档和工作档的切换；它在前轮系统和后轮系统上都设置有驱动装置，即可前驱也可后驱，工况适应性好。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明：

图1为本发明的前轮系统及后轮系统俯视图；

图2为本发明的后侧视图；

图3为本发明驱动电机、差速器及后球笼传动轴等结构装配图；

图4为本发明差速器与换档电机装配结构图；

图5为本发明差速器与换档电机装配侧视图；

图6为本发明换档电机控制电路原理图。

图中，A前轮系统、B后轮系统、1驱动电机、2动力电池、3充电器、4差速器、41换挡轴、5后球笼传动轴、6换档电机、7模式转换开关SB1、8继电器KM1、9继电器KM2、10控制器、11蜗杆、12涡轮、13变档连接套、131拨片、14限位开关SB2、15中控台、16变速杆。

具体实施方式

为了更好的了解本发明，下面结合图1-图6对本发明作详细解释：

如图1至图6所示，本发明的具体实施例包括车体，所述车体包括前轮系统A、后轮系统B和控制系统（对于电动汽车的内外饰、照明系统、电动前进后退控制系统、燃油箱及油路系统、变速系统、传动系统、转向系统等，这些结构均为汽车领域的常规技术手段，因此，为了使附图更加清晰的表述本发明的重点，这些系统装置的详细结构未在图中标示）。所述控制系统包括控制器、照明系统和电动前进后退控制系统，所述前轮系统A包括发动机、离合器、变速箱和前球笼传动轴，所述发动机、离合器和变速箱依次连接，变速箱的输出端连接前球笼传动轴。所述后轮系统B包括驱动电机1、动力电池2、充电器3、差速器4、后球笼传动轴5、换档电机6和换档电机控制电路。所述充电器3、动力电池2和驱动电机电源线路分别与所述控制器10连接，所述驱动电机1的动力输出端连接差速器4，差速器4的输出端连接后球笼传动轴5，所述换档电机6的输出端通过蜗杆11和涡轮12连接差速器4的换档轴41。在所述差速器4的换档轴41上套置一变档连接套13，在所述变档连接套13上设置有拨片131，所述拨片131位于限位开关SB2（图5中的14）和限位开关SB3之间（限位开关SB3与限位开关SB2相对设置，图5中该部分为剖视图，因此看不到限位开关SB3）。优选的，为了方便操作，所述模式转换开关SB1（图2中的7）设置在车体内的中控台15上。为了充电方便，在车体外侧设置有充电插口。

如图6所示，所述换档电机控制电路包括模式转换开关SB1(图2中的7）、继电器KM1（图4中的8）、继电器KM2（图4中的9）、限位开关SB2和限位开关SB3，所述继电器KM1和继电器KM2并联，模式转换开关SB1与继电器KM1和继电器KM2的并联线路串联，所述换档电机6的正负极接线柱分别与继电器KM1的公共脚1和继电器KM2的公共接点4连接，限位开关SB2与继电器KM1的常闭触点（图6中的接点2为常闭触点，接点3为常开接点）串接，限位开关SB3与继电器KM2的常开触点（图6中的接点6为常闭触点，接点5为常闭接点）串接。换档电机控制电路的工作原理是：

A、差速器4由空档状态转换至工作档状态(此时汽车处于驱动电机模式）：闭合模式转换开关SB1，继电器KM1和继电器KM2线圈通电，它们的常开触点吸合，电流BATT+流经15A保险丝FU、限位开关SB2、接点6、接点4、换档电机6（图6中的电机M）、接点1、接点3回至BATT-，挂档到位后，拨片131压至限位开关SB3，限位开关SB3断开，换档电机M停止旋转，换档动作完成。

B、差速器4由工作档状态转换至空挡状态(此时汽车处于发动机模式）：断开模式转换开关SB1，两个继电器均不工作，电流自BATT+流经15A保险、限位开关SB2、接点2、接点1、换档电机M、接点4、接点5回至BATT-。挂档到位后，拨片131压至限位开关SB2，限位开关SB2断开，换档电机M停止旋转，换档动作完成。

当驾驶员断开模式转换开关SB1，汽车处于发动机模式后，换档电机控制电路将差速器4置于空档位置，启动点火开关，燃油箱及油路系统向发动机系统提供燃油后，发动机系统开始工作，通过变速箱系统输出转动力矩至前驱球笼传动轴，驱动前轮运动。

当驾驶员将发动机变挡操纵系统的档位置于空档位置后，按下模式转换开关SB1换至电动模式后，换挡电机6通电工作，通过蜗杆11和蜗轮12的作用,带动变档连接套13，差速器的换档轴41同时转动,带动差速器4的变档拨叉转动后，在差速器同步器的配合下，差速器4由空档位置挂到工作档位。动力电池2提供的电能经过控制器10进行功率及频率转换，向驱动电机1提供符合要求的电能。驱动电机1带动差速器4产生转动扭矩，驱动后球笼传动轴5转动，进而后轮运动。

一般情况下,电驱动模式的最高速度低于发动机驱动模式的最高速度,在驱动电机1工作过程中,当需要发动机模式工作时,驾驶人员可以在适当速度下(40Km/h左右),通过模式转换开关SB1换至发动机模式,（这时，电机模式关闭,差速器4在换挡电机控制电路及换挡电机6的参与下回归至空档位置），踩下离合踏板，将变速箱的变速杆15置于3档位置，慢松离合踏板，发动机反冲启动，平稳过度，发动机模式开始工作，油耗降低。反之，降低车速，将变速箱的变速杆置于空档位置，通过模式转换开关SB1转换至电动模式（发动机模式关闭，差速器4在换挡电机控制电路及换挡电机6的参与下转至工作档位），同样也能实现不停车状态下驱动电机1正常工作，降低电能消耗。

需要指出的是，本发明适合各种造型的乘用车，因为车身差异，本专利中所涉及到的模式转换开关SB1,甚至充电器3、控制器10等的安装位置会有较大的差异。对于驱动电机1，它可能是直流电机、交流电机或者永磁电机，换档电机6也可能是上述电机的一种。动力电池2有可能是铅酸电池，也有可能是锂电池，对于锂电池需要额外增加电池管理系统，这是本技术领域的技术人员所惯用的手段，这些变化均没有超出本专利的权利要求范围。

本发明为插电式混合动力系统，即需要加注燃油，也需要外接电源充电，这就需要该产品即有燃油加注口，又要有充电外接口。因为产品不同，接口位置会有不同，所以本发明在上述中没有对燃油加注口和充电外接口具体到某一位置。

本发明能够实现低速用电，高速用油，短途用电，长途用油的需要。当然，部分情况下，前驱发动机可以使用CVT（无级变速）模式，在这种情况下，发动机与电动机模式的工作将更为简便。

Claims

1.一种插电式混合动力汽车，包括车体，所述车体包括前轮系统、后轮系统和控制系统，所述控制系统包括控制器、照明系统和电动前进后退控制系统，其特征在于，所述前轮系统包括发动机、离合器、变速箱和前球笼传动轴，所述发动机、离合器和变速箱依次连接，变速箱的输出端连接前球笼传动轴；所述后轮系统包括驱动电机、动力电池、充电器、差速器、后球笼传动轴、换档电机和换档电机控制电路，所述换档电机控制电路包括模式转换开关SB1、继电器KM1、继电器KM2、限位开关SB2和限位开关SB3，所述继电器KM1和继电器KM2并联，模式转换开关SB1与继电器KM1和继电器KM2的并联线路串联，所述换档电机的正负极接线柱分别与继电器KM1和继电器KM2的公共接点连接，限位开关SB2与继电器KM1的常闭触点串接，限位开关SB3与继电器KM2的常开触点串接；所述充电器、动力电池和驱动电机电源线路分别与所述控制器连接，所述驱动电机的动力输出端连接差速器，差速器的输出端连接后球笼传动轴，所述换档电机的输出端通过蜗轮蜗杆连接差速器的换档轴；在所述差速器的换档轴上套置一变档连接套，在所述变档连接套上设置有拨片，所述拨片位于限位开关SB2和限位开关SB3之间。

2.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车，其特征在于，所述模式转换开关SB1设置在车体内的中控台上。

3.根据权利要求1所述的插电式混合动力汽车，其特征在于，在车体外侧设置有充电插口。