CN109649180A - 一种串并联混合动力的新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种串并联混合动力新能源汽车，而可实现多种能源转化利用为本发明的新能源汽车提供动力。本发明的新能源汽车在行驶过程中可以智能选择采用发动机驱动获得电力驱动，在制动或下坡过程中可进行发电存储电能，本发明的新能源汽车车顶设置有天阳能光伏电池板，在汽车静止时可以为本发明的新能源汽车进行充电。

Description

一种串并联混合动力的新能源汽车

技术领域

本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种串并联混合动力的新能源汽车。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机带动车轮行驶的车辆。由于电动汽车相对于汽油机汽车来说，其对环境影响较小，可以替代不可再生能源汽油的使用，因此，电动汽车前景被广泛看好，也符合了新型能源战略要求。在电动汽车中，纯电动汽车可以实现零污染和零油耗，是最为理想的选择，然而其受制于电池性能，续驶里程低，且电池有着价格高、寿命短和充电时间长等缺点，所以暂时难以应用于产业化；燃料电池汽车成本较高，对环境的适应性较差，氢气的制备、存储及运输过程都比较复杂，存有较大的安全隐患，也不易于进行产业化；相比纯电动汽车和燃料电池汽车，混合动力汽车兼具纯电动汽车和内燃机汽车的优点，既有着纯电动汽车节能环保的特点，又具有较持久到续航能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种串并联多能源基础的新能源汽车，其能够解决上述现在技术中的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

本发明的串并联混合动力新能源汽车由新能源汽车主体和太阳能光伏电池板组成，太阳能光伏电池板与新能源汽车主体之间通过智能并联结构连接，实现太阳能光伏电池板的机械运动。新能源汽车主体车身侧壁上设置有电动充电接口。在本发明的新能源汽车中，新能源汽车主体中设置有发动机驱动装置和电机驱动装置，发动机驱动装置为发动机一，电机驱动装置为电机支链，发动机一与电机支链并联设置，发动机一与电机在控制器的控制下，智能被选择对汽车进行动力驱动，二者智能转换，基于电力驱动与发动机驱动的功率大小合理选择两者的工作时机，例如，在平地、坡度不大的上坡或者下坡时采用电动驱动的工作模式，在较陡的上坡时采用发动机一动力驱动汽车驱动的工作模式。并且在汽车下坡或者汽车制动时，主要为电机支链启动工作，发动机一被选择为停止工作，电机作为发电机使用给电池充电，发动机二则带动发电机发电，将下坡或制动时汽车的动能、重力势能转化为电能储存在蓄电池中。上述各种工作模式在控制器的控制下二者智能切换，在保证驾驶体感舒适的情况下使油耗和有害气体排放量合理降低。发动机一与电机支链在控制器的控制下基于规则能量使用准则，基于汽车主体功率需求、电力辅助需求及驾驶员的加速及制动需求对工作模式进行切换并对发动机一和电机进行合理的驱动分配。并且配合将蓄能电池、电机的效率特性电动机的输出性能的工作区域进行划分优化，使得各模块均处高效协作配合的状态。

新能源汽车在不断发展的过程中，汽车的续航问题是其发展过程中遇到的主要难题，因此现在的新能源汽车有很大一部分为混合动力汽车。不管是在纯电动车还是混合动力汽车中，动力蓄电池都是主体的电源储能元件，在其不断反复的充放电过程中，对动力蓄电池的损耗不断增加，大大缩短了其使用寿命。基于此，本发明的电池系统在混合动力的前提下，采用采用蓄电池与超级电容的复合电源机制。本发明的蓄电池为锂电池，本发明的超级电容采用双层超级电容，锂电池与超级电容组成复合电源模块，复合电源模块通过功率总线与功率转换器连接。超级电容具有很高的功率密度，充电时间短，能够承受大电流充电；超级电容内部的电化学反应具有可逆性，使得超级电容的使用寿命更长且不需要定期维护，充电效率更好，且更容易获取其剩余容量，因此蓄电池与超级电容联合组成的复合电源兼具续航能力、强充电快速及使用寿命延长的效果，在进行充电过程中，本发明的新能源汽车通过电动充电接口优先为超级电容快速充电，超级电容被充的电能可通过电连接的形式将电能转移到蓄电池中，即超级电容将电能转移到蓄电池中，以便于在下一次充电过程中较快的实现对超级电容的充电，从而实现对复合电源的充电。

本发明在蓄电池的电池组内部的各个间隙灌注有氮化铝硅胶环氧树脂复合材料，通过该复合材料较高的热传导性能合理对蓄电池进行降温，进一步提升蓄电池的使用性能，延长蓄电池的使用寿命。另外在蓄电池及超级电容的外部的放置箱外壳上设置氮化铝硅胶环氧树脂复合材料，将复合电源产生的热量及时传导到外界，进一步提高动力电池模组的整体热安全性能。

本发明的串并联混合动力新能源汽车车顶设置有太阳能光伏电池板，太能光伏电池板通过充电电路与汽车内部的动力蓄电池相连接，太阳能光伏电池板具有多层结构，太阳能光伏电池板可以在新能源汽车动态行驶或者静止过程中对本发明的新能源汽车不间断的充电。所述充电电路电连接于光伏电池板；用于从所述光伏电池板处获得将太阳能转换成的电能，所述充电电路包括：功率开关子电路、EMI滤波器和电磁继电器。EMI滤波器与光伏电池板的输出端连接，功率开关子电路电连接于EMI滤波器，电磁继电器的常开触点与蓄电池的正极输入端，另一端与 EMI滤波器连接，所述电磁继电器的线圈与控制器电连接。

本发明的串并联混合动力新能源汽车顶设置有太阳能光伏电池板，太能光伏电池板通过均布安装的四条并联式运动支链固定在新能源车的车顶，运动支链具体结构为：固定铰支座通过连接螺钉固定在车顶，活塞杆与运动支链的固定铰支座连接，活塞杆上部连接气缸，气缸通过一球面副与太阳能光伏电池板连接，气缸与太阳能光伏电池板的四个接触点呈正方形，其中正方形的中心与长方形太阳能光伏电池板的中心重合。气缸与太阳能光伏电池板的四个接触点处，位于太阳能光伏电池板的上表面设置有四个太阳入射角跟踪传感器，太阳入射角跟踪传感器、运动支链均与控制器电连接，四个太阳入射角跟踪传感器将监测获得的太阳光与四个点处的入射角信息以电信号的形式实时的传输给处理器，处理器通过智能运算将处理结果传输给控制器，控制器控制四条并联式运动支链伸缩运动，实现太阳能光伏电池板实时的对太阳角度进行追踪，实现太阳光垂直照射太阳能光伏电池板。本发明的串并联混合动力新能源汽车在静止时，通过打开太能光伏电池板的位置调节启动开关，打开太阳能光伏电池板启动位置角度调节模式，通过太阳入射角跟踪传感器、并联处理器、控制器协调工作实现太阳能光伏电池板实时垂直的接受太阳光的照射，从而高效的进行太阳能发电；在汽车行驶过程中，运动支链的活塞全部收缩至气缸内将太阳能光伏电池板收起，从而减小本发明的新能源汽车在行进过程中的阻力。

本发明的可实现的有益效果为：本发明的串并联混合动力新能源汽车在汽车行驶过程中，可根据路况汽车的行驶状态选择合理的能源利用方式，例如在上坡或路况崎岖不平复杂地段通过汽油能源驱动发动机对新能源汽车提供动力，在平地时可智能选择电动驱动，下坡或制动过程可智能的选择采用电动机发电存储电能为下一步的汽车驱动提供能量；另外，在新能源汽车车顶设置有太阳能光伏电池板可进行太阳能发电为汽车提供动力。本发明的串并联混合动力新能源汽车，可以实现多种能源转化利用，实现能源的高效利用，节约能源。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明的新能源汽车整体示意图；

图2为本发明的新能源汽车动力模式图；

图3为本发明的太阳能光伏板角度调节示意图。

具体实施方式

如附图1所示，为本发明的串并联混合动力新能源汽车主视图，所述新能源汽车由新能源汽车主体1和太阳能光伏板2组成，太阳能光伏板2与新能源汽车主体1之间通过智能并联结构4连接，实现太阳能光伏板2的机械运动。新能源汽车主体1车身侧壁上设置有电动充电接口3。参见图2，为本发明的串并联混合动力新能源汽车动力模式图，在本发明的新能源汽车中，发动机和电机均为驱动汽车行驶的动力装置，发动机一与电机支链为并联设置，发动机一与电机在控制器的控制下，智能选择的对汽车进行动力驱动，二者智能转换，基于电力驱动与发动机驱动功率的大小合理选择两者的工作时机，例如，在平地、坡度不大的上坡或者下坡时采用电动驱动的工作模式，在较陡的上坡时采用发动机一动力驱动汽车驱动的工作模式。在汽车下坡或者汽车制动时，主要为电机支链启动工作，发动机一停止工作，电机作为发电机使用给电池充电，发动机二则带动发电机发电，将下坡或制动时汽车的动能重力势能转化为电能储存在蓄电池中。上述工作模式在控制器的控制下二者智能切换，在保证驾驶体感舒适的情况下使油耗和有害气体排放量合理降低。发动机一与电机支链在控制器的控制下基于规则能量使用准则，基于汽车主体功率需求、电力辅助需求及驾驶员的加速及制动需求对两种工作模式进行切换并对发动机一和电机进行合理的驱动分配。并且配合将蓄能电池、电机的效率特性电动机的输出性能的工作区域进行划分优化，使得各模块均处高效协作配合的状态。

如图2所示，本发明的电池为蓄电池与超级电容的复合电源机制。新能源汽车在不断发展的过程中，汽车的续航问题是其发展过程中遇到的主要难题，因此现在的新能源汽车有很大一部分为混合动力汽车。不管是在纯电动车还是混合动力汽车中，动力蓄电池都是主体的电源储能元件，在其不断反复的充放电过程中，对动力蓄电池的损耗不断增加，大大缩短了其使用寿命。基于此，本发明的电池系统在混合动力的前提下，采用采用蓄电池与超级电容的复合电源机制。本发明的蓄电池为锂电池，本发明的超级电容采用双层超级电容，锂电池与超级电容组成复合电源模块，复合电源模块通过功率总线（附图中未示出）与功率转换器连接。超级电容具有很高的功率密度，充电时间短，能够承受大电流充电；超级电容内部的电化学反应具有可逆性，使得超级电容的使用寿命更长且不需要定期维护，充电效率更好，且更容易获取其剩余容量。因此蓄电池与超级电容联合组成的复合电源兼具续航能力、强充电快速及使用寿命延长的效果。

本发明在蓄电池的电池组内部的各个间隙灌注有氮化铝硅胶环氧树脂复合材料，通过该复合材料较高的热传导性能合理对蓄电池进行降温，进一步提升蓄电池的使用性能，延长蓄电池的使用寿命。另外在蓄电池及超级电容的外部的放置箱外壳上设置氮化铝硅胶环氧树脂复合材料，将复合电源产生的热量及时传导到外界，进一步提高动力电池模组的整体热安全性能。

如附图1，本发明的串并联混合动力新能源汽车车顶设置有太阳能光伏电池板，太能光伏电池板通过充电电路（附图中未示出）与汽车内部的动力蓄电池相连接，太阳能光伏电池板具有多层结构，太阳能光伏电池板可以在新能源汽车动态行驶或者静止过程中对本发明的新能源汽车不间断的充电。所述充电电路电连接于光伏电池板；用于从所述光伏电池板处获得将太阳能转换成的电能，所述充电电路包括：功率开关子电路、EMI滤波器和电磁继电器。EMI滤波器与光伏电池板的输出端连接，功率开关子电路电连接于EMI滤波器，电磁继电器的常开触点与蓄电池的正极输入端，另一端与 EMI滤波器连接，所述电磁继电器的线圈与控制器电连接。

如附图3所示，为太能光伏电池板的位置调节示意图，本发明的串并联混合动力新能源汽车顶设置有太阳能光伏电池板，太能光伏电池板通过智能并联结构4固定在新能源车的车顶，智能并联结构4由均布安装的四条并联式运动支链构成，运动支链具体结构为：固定铰支座通过连接螺钉固定在车顶，活塞杆7与运动支链的固定铰支座连接，活塞杆7上部连接气缸6，气缸6通过一球面副与太阳能光伏电池板连接，气缸6与太阳能光伏电池板的四个接触点呈正方形，其中正方形的中心与长方形太阳能光伏电池板的中心重合。气缸6与太阳能光伏电池板的四个接触点处，位于太阳能光伏电池板的上表面设置有四个太阳入射角跟踪传感器5，太阳入射角跟踪传感器5、运动支链均与控制器电连接，四个太阳入射角跟踪传感器5将监测获得的太阳光与四个点处的入射角信息以电信号的形式实时的传输给处理器，处理器通过智能运算将处理结果传输给控制器，控制器控制四条并联式运动支链伸缩运动，实现太阳能光伏电池板实时的对太阳角度进行追踪，实现太阳光垂直照射太阳能光伏电池板。本发明的串并联混合动力新能源汽车在静止时，通过打开太能光伏电池板的位置调节启动开关（位于新能源汽车内部，未示出），打开太阳能光伏电池板启动位置角度调节模式，通过太阳入射角跟踪传感器、并联处理器、控制器协调工作实现太阳能光伏电池板实时垂直的接受太阳光的照射，从而高效的进行太阳能发电；在汽车行驶过程中，运动支链的活塞全部收缩至气缸内将太阳能光伏电池板收起，从而减小本发明的新能源汽车在行进过程中的阻力。

综上所述本发明的串并联混合动力新能源汽车在汽车行驶过程中，可根据路况汽车的行驶状态选择合理的能源利用方式，例如在上坡或路况崎岖不平复杂地段通过汽油能源驱动发动机对新能源汽车提供动力，在平地时可智能选择电动驱动，下坡或制动过程可智能的选择采用电动机发电存储电能为下一步的汽车驱动提供能量；另外，在新能源汽车车顶设置有太阳能光伏电池板可进行太阳能发电为汽车提供动力。本发明的串并联混合动力新能源汽车，可以实现多种能源转化利用，实现能源的高效利用，节约能源。

Claims (7)

1.一种串并联混合动力新能源汽车，由新能源汽车主体和太阳能光伏板组成，太阳能光伏板与新能源汽车主体之间通过智能并联结构连接，实现太阳能光伏板的机械运动，新能源汽车主体车身侧壁上设置有电动充电接口；其特征在于：新能源汽车主体中设置有发动机驱动装置和电机驱动装置，发动机驱动装置为发动机一，电机驱动装置为电机支链，发动机一与电机支链并联设置，发动机一与电机在控制器的控制下智能选择的对汽车进行动力驱动，二者智能转换，基于电力驱动与发动机驱动功率的大小合理选择两者的工作时机，发动机一与电机支链在控制器的控制下基于规则能量使用准则对发动机一和电机进行合理的驱动分配；所述电机支链端设置有复合电源，复合电源由蓄电池与超级电容组成，复合电源模块通过功率总线与功率转换器连接；蓄电池的电池组内部的各个间隙灌注有氮化铝硅胶环氧树脂复合材料；所述串并联混合动力新能源汽车车顶设置有太阳能光伏电池板，所述太能光伏电池板通过充电电路与汽车内部的动力蓄电池相连接，所述太阳能光伏电池板具有多层结构，太能光伏电池板通过均布安装的四条并联式运动支链固定在新能源车的车顶，运动支链具体结构为：固定铰支座通过连接螺钉固定在车顶，活塞杆与运动支链的固定铰支座连接，活塞杆上部连接气缸，气缸通过一球面副与太阳能光伏电池板连接，气缸与太阳能光伏电池板的四个接触点呈正方形，其中正方形的中心与长方形太阳能光伏电池板的中心重合；气缸与太阳能光伏电池板的四个接触点处太阳能光伏电池板的上表面设置有四个太阳入射角跟踪传感器，太阳入射角跟踪传感器、运动支链均与控制器电连接，四个太阳入射角跟踪传感器将监测获得的太阳光与四个点处的入射角信息以电信号的形式实时的传输给处理器，处理器通过智能运算将处理结果传输给控制器，控制器控制四条并联式运动支链伸缩运动，实现太阳能光伏电池板实时的对太阳角度进行追踪，实现太阳光垂直照射太阳能光伏电池板。

2.根据权利要求1所述的串并联混合动力新能源汽车，其特征在于蓄电池及超级电容的外部的放置箱外壳上设置氮化铝硅胶环氧树脂复合材料，将复合电源产生的热量及时传导到外界，进一步提高动力电池模组的整体热安全性能。

3.根据权利要求2所述的串并联混合动力新能源汽车，其特征在于所述的蓄电池为锂电池，所述的超级电容采用双层超级电容，锂电池与超级电容组成复合电源模块。

4.根据权利要求3所述的串并联混合动力新能源汽车，其特征在于所述充电电路包括：功率开关子电路、EMI滤波器和电磁继电器，EMI滤波器与光伏电池板的输出端连接，功率开关子电路电连接于EMI滤波器，电磁继电器的常开触点与蓄电池的正极输入端，另一端与EMI滤波器连接，所述电磁继电器的线圈与控制器电连接。

5.根据权利要求2所述的串并联混合动力新能源汽车，其特征在于在通过电动充电接口为复合电源模块充电时，优先为超级电容充电，并且超级电容的电能可通过电连接的形式将电能转移到蓄电池中，以实现下一次快速充电。

6.根据权利要求3所述的串并联混合动力新能源汽车，其特征在于在平地、坡度不大的上坡或者下坡时采用电动驱动的工作模式，在较陡上坡时采用发动机一动力驱动汽车驱动的工作模式。

7.根据权利要求3所述的串并联混合动力新能源汽车，其特征在于所述串并联混合动力新能源汽车在下坡或者汽车制动时，主要为电机支链启动工作，发动机一停止工作，电机作为发电机使用给电池充电，发动机二则带动发电机发电，将下坡或制动时汽车的动能重力势能转化为电能储存在蓄电池中。