CN201009886Y - 滑板车用混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滑板车用混合动力系统，包括发动机总成、驱动电机、机械传动机构、集成电子控制器、蓄电池和加速把，集成电子控制器分别与驱动电机、发动机总成、蓄电池和加速把相连接，机械传动机构分别与驱动电机和发动机总成相连接，加速把还通过油门拉线与发动机的节气门相连，发动机总成是四冲程燃油或燃气发动机总成，并带有起动电机、超越离合器和齿轮，起动电机通过超越离合器和齿轮将动力传递到发动机曲轴，带动发动机起动，发动机的动力输出端与机械传动机构相连。该混合动力系统有混合动力驱动、电力驱动、发动机动力驱动和人工驱动等四种工作模式，具有废气污染排放少、能耗低、噪音小、续驶里程长的优点。

Description

滑板车用混合动力系统

技术领域

本实用新型涉及到一种休闲、娱乐、健身用车所采用的动力系统，特别是应用于滑板车上的，既可由发动机驱动或电机驱动，也可由发动机和电机组合驱动的混合动力系统。

背景技术

滑板车、卡丁车、沙滩车、旅游景区内的观光车等都是大众普遍使用的主要休闲、娱乐、健身用车，目前这些车辆的动力基本上采用电动或二冲程发动机驱动。由于二冲程发动机废气污染排放严重、噪音大，目前受到大中城市的普遍排斥，已逐渐被禁止行驶。随着环保要求的不断提高，燃油车的改进也正在进行中，但在轻型交通工具上受价格等因素限制，排放难以达到轿车的先进水准。虽然四冲程发动机加装排气消音净化器可显著降低排放污染，能够达到欧洲II号标准，甚至更高的标准，用燃气(天然气、石油液化气等)作燃料的四冲程发动机的排放比用燃油对环境的污染更小，但四冲程发动机与同排量的二冲程发动机相比有升功率偏低，动力小，低速性能差，起步慢的缺点。电动因其噪音低、无气体污染等特点而被大众所接受，至于电池可能产生的污染则可以通过专业工厂的处理来控制。电动的最大缺点是电池性能不理想，铅酸电池比容量低，一次充电续驶里程短，后随着电池的衰退，行驶距离进一步缩短。电池的寿命又普遍比较短，充电所需的时间长，往往是实际使用时间的4～5倍。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提出一种废气污染排放少、能耗低、噪音小、续驶里程长的滑板车用混合动力系统。

为解决上述技术问题，本实用新型滑板车用混合动力系统包括发动机总成、驱动电机、机械传动机构、集成电子控制器、蓄电池和加速把，所述集成电子控制器分别与所述驱动电机、发动机总成、蓄电池和加速把相连接，所述机械传动机构分别与所述驱动电机和发动机总成相连接，所述加速把还通过油门拉线与发动机的节气门相连，所述发动机总成是四冲程燃油或燃气发动机总成，并带有起动电机、超越离合器和齿轮，所述起动电机通过超越离合器和齿轮将动力传递到发动机曲轴，带动发动机起动，所述发动机的动力输出端与所述机械传动机构相连。

上述滑板车用混合动力系统，所述集成电子控制器包括驱动电机状态检测、发动机状态检测、加速把位置检测、电池状态检测、信号处理、电机驱动、发动机启动、蓄电池充电等模块；集成电子控制器采集发动机、驱动电机、蓄电池和加速把的工作状态数据，通过信号处理模块的运算分析判断，根据程序操纵指令，形成对发动机、驱动电机工作及蓄电池充电的控制信号，使发动机、电机及蓄电池工作在最佳工作状态，最大限度的降低废气的排放和能量的消耗。

上述滑板车用混合动力系统，所述集成电子控制器包括模式切换开关。

上述滑板车用混合动力系统，所述驱动电机为常规低压直流无刷或有刷永磁电机，或轮毂式无刷或有刷永磁电机，所述驱动电机的电源与信号输入端子通过导线与所述集成电子控制器相应的输出端子相连；所述驱动电机采用下述直接驱动或间接驱动两种驱动方式之一：

a.直接驱动：由装在后轮上的轮毂永磁电机直接驱动后轮转动使车辆前进；

b.间接驱动：采用常规的低压直流永磁电机，由装在其输出端的链轮或带轮，带动链条或传动带驱动装在后轮或后轮轴上的链轮或带轮，使后轮转动车辆前进，链条或传动带可以与发动机动力系统合用，也可以和发动机动力系统分别使用各自的链条或传动带。

上述滑板车用混合动力系统，所述机械传动机构采用下述自动或人工变速两种方式中的一种：

a.自动变速方式，所述机械传动机构包括自动离合器和减速器，所述发动机与所述自动离合器相连，所述自动离合器与所述减速器相连，将动力传递给所述减速器，通过所述减速器输出符合需要的转速和扭矩，由装在所述减速器输出端的链轮或带轮，带动链条或传动带驱动装在后轮或后轮轴上的链轮或带轮，使后轮转动车辆前进。

b.人工变速方式，所述机械传动机构包括人工离合器和变速器，所述发动机与所述人工离合器相连，所述人工离合器与所述变速器相连，将动力传递给所述变速器，通过人工换档使所述变速器输出符合需要的转速和扭矩，由装在所述变速器输出端的链轮或带轮，带动链条或传动带驱动装在后轮或后轮轴上的链轮或带轮，使后轮转动车辆前进。

由于本实用新型滑板车用混合动力系统将四冲程燃油(气)发动机、电机和集成电子控制器进行有机结合，它既可由发动机驱动、也可由电机驱动，还可由发动机和电机组合驱动，在运动过程中可任意采用任何一种方式驾车，包括人力滑行。它在发动机驱动时，可带动电机发电，通过集成电子控制器对蓄电池充电。该混合动力系统有四种工作模式，即混合动力驱动、电力驱动、发动机动力驱动和人工驱动，四种模式可根据车辆和路面状况或个人喜好由四档开关控制集成电子控制器设置。1.混合动力模式：低速时由电机驱动，高速时由发动机驱动，中速时单独由电机或发动机驱动，也可以两者同时驱动，该驱动模式的转换都是通过集成电子控制器控制下自动进行的。发动机工作时能给蓄电池补充电量。中高速加速或爬坡时一般仍由发动机工作，若有必要则可强制电机同时参与驱动。2.电动模式：人工操纵加速把，使驱动电机加速，通过机械传动机构或直接驱动后轮转动，使车辆前进。3.发动机模式：按下起动按钮，起动电机带动发动机工作后，停止运行，人工控制加速把使发动机加速，通过机械传动机构带动后轮转动，带动车辆行驶。4.人工模式：对于小型的两轮或三轮滑板车，可脚蹬地面使其滑行，对于较大的可用脚踏或手摇通过机械传动机构使车辆行驶。因此，与现有技术相比，本实用新型滑板车用混合动力系统能使发动机、驱动电机和集成电子控制器有机结合，克服了发动机在启动与低速下的污染气体排放较多和电池储能密度低的缺点。集成电子控制器可根据不同路况和工作需要综合实现混合动力、电力、发动机动力和人工单独或互补运行，保证发动机工作在高效率区，优化车子的经济性能和排放性能，尤其是用燃气时，车辆的排放性能更可大幅度提高，经济性和噪音也可获得进一步改善。在混合动力和电动模式时，集成电子控制器可以根据蓄电池的状况来进行驱动，在保护电池的前提下尽可能满足驱动动力要求。在混合动力和发动机动力驱动模式时，集成电子控制器可以根据蓄电池的需要自动进行电池充电管理，电池不需要额外专门充电，其续驶里程和工作寿命可大大延长，车辆对电池容量的要求可显著降低，同时克服了四冲程发动机与同排量的二冲程发动机相比升功率偏低，动力小，低速性能差，起步慢的缺点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1-1是采用本实用新型混合动力系统(直接驱动方式)的滑板车的结构示意图；

图1-2是采用本实用新型混合动力系统(间接驱动方式)的滑板车的结构示意图；

图2是本实用新型混合动力系统的电气原理图；

图3是集成电子控制器的模块框图；

图4是集成电子控制器的主程序流程；

图5集成电子控制器的电机驱动控制子程序流程；

图6集成电子控制器充电控制子程序流程。

具体实施方式

为方便起见，下面主要以轮毂电机和自动变速的两轮滑板车为例加以说明：

如图1-1所示，滑板车的混合动力系统包括发动机总成9、驱动电机1、机械传动机构、集成电子控制器5、蓄电池10和加速把11。发动机总成9是四冲程燃油(气)发动机，带有起动电机6，起动电机6通过超越离合器和齿轮将动力传递发动机曲轴，带动发动机起动。驱动电机1是轮毂式无刷(或有刷)永磁电机，它装在后轮上。机械传动机构分别与驱动电机1、发动机总成9相连接，它包括离心式离合器、减速器8、链条4、单向链轮2，发动机动力输出端通过离心离合器将动力传递到减速器8，通过减速器8降低了转速，提高了扭矩，通过减速器8的输出链轮7、链条4和单向链轮2将动力传递给后轮，使车辆前进。蓄电池10可以是动力型铅酸电池，也可以是铅晶电池、镍氢电池或锂离子电池，安装位置可根据滑板车的结构布置。加速把11安装在车把的右端，转动加速把11可使车辆加速或减速。如图2所示，集成电子控制器5分别与驱动电机1、发动机总成9、蓄电池10、模式开关12、刹车断电开关13和加速把11相连接，驱动电机1的电源与信号输入端子通过导线与集成电子控制器5相应的输出端子相连，驱动电机1所设的车速传感器16与集成电子控制器5相连接。蓄电池10通过电源开关14与集成电子控制器5相连。加速把11通过导线与集成电子控制器5相连，并通过油门拉线与发动机的节气门相连。发动机总成9的发动机转速传感器15和起动电机6分别与集成电子控制器5相连。

图1-2是间接驱动的滑板车结构图，驱动电机1与发动机9分别使用各自的链条4，驱动电机1通过链条4带动链轮3使后轮转动，车辆前进；发动机9通过链条4带动单向链轮2使后轮转动，车辆前进，同时通过链轮3和链条4带动驱动电机1发电，经过集成控制器5的处置，给蓄电池10充电。

如图3所示，集成电子控制器5包括发动机转速检测模块、车速检测模块、蓄电池状态检测模块、加速把位置检测模块、信号处理模块、驱动电机驱动模块、发动机起动模块、蓄电池充电模块，发动机转速检测模块、车速检测模块、蓄电池状态检测模块、加速把位置检测模块分别与信号处理模块相连，将检测所得的数据传送给信号处理模块，由其处理后形成控制信号。信号处理模块分别与驱动电机驱动模块、发动机起动模块和蓄电池充电模块相连，将控制信号发送到相应模块，并由其分别控制驱动电机、发动机起动电机和蓄电池。

如图4所示，该主程序流程是其中的自动控制流程，模式的人工切换则是通过开关强制进行的。

如图5所示，通过驱动控制程序，根据电池电压测量值，实现对驱动电机的控制。

如图6所示，通过充电控制程序，根据蓄电池电压的测量值，控制对蓄电池是否进行充电，进行正常充电或进行浮充。

本实施方式可采用四种工作模式，即混合动力驱动、电力驱动、发动机动力驱动和人工驱动，这四种模式可根据车辆和路面状况，或个人喜好由四档模式开关12控制集成电子控制器5进行设置。

一、混合驱动模式：电源开关14打开，蓄电池10给整车电路加电，模式开关12在a的位置上，此时转动加速把11通过集成控制器5中的信号处理模块控制，给驱动电机1加电，使电机1转动带动滑板车起步并加速，而此时因单向链轮2的单向性能使驱动系统的其它部件都不工作。当车速达到中速上限设定值时，集成控制器5中的信号处理模块发出指令，给起动电机6加电并启动发动机9，通过加速把11控制发动机9的转速，当达到一定转速时，离心离合器将动力输出，通过减速器8减速，提高了扭矩，通过减速器的输出链轮7、链条4和单向链轮2将动力传递给后轮，使车辆前进。此时，集成控制器停止给电机1供电，同时电机1也转变为发电机，发出的电能通过集成控制器5的处置，给蓄电池10充电。滑板车从高速开始减速，当车速降低到中速下限设定值时，集成控制器5中的信号处理单元发出指令，使发动机9熄火，同时给电机1加电，电机1驱动滑板车在低速行驶。由于发动机9基本工作在中高速状态，燃料在缸体内燃烧充分，提高了能量转换效率，有效地降低了燃料的消耗，降低了废气污染的排放。由于发动机9单独工作时能通过集成电子控制器5给蓄电池10智能充电，通常不需要额外专门充电，其续驶里程和工作寿命可大大延长，车辆对电池容量的要求可显著降低。该模式解决了四冲程发动机与同排量的二冲程发动机相比升功率偏低，动力小，低速性能差，起步慢的缺点。

二、电动模式：电源开关14打开，蓄电池10给整车电路加电，模式开关12拨到b位置上，此时转动加速把11通过集成控制器5中的信号处理模块控制，给电机1加电，使电机1转动驱动滑板车行驶，而此时因单向链轮2的单向性能使驱动系统的其它部件都不工作。

三、发动机模式：电源开关14打开，蓄电池10给整车电路加电，模式开关12在c位置上，给起动电机6加电并启动发动机9，通过加速把11控制发动机9的转速，当达到一定转速时，离心离合器将动力输出，通过减速器8、减速器的输出链轮7、链条4和单向链轮2将动力传递给后轮，使车辆前进，同时给蓄电池10充电。

四、人力模式：电源开关14打开，蓄电池10给整车电路加电，模式开关12拨到0的位置上，此时集成控制器5的控制下，电机1及起动电机6处于断电状态。或电源开关14不打开，整车处于断电状态。对于小型的两轮或三轮滑板车，可脚蹬地面使其滑行，对于较大的可用脚踏或手摇通过机械传动机构使车辆行驶，因单向链轮2的单向性能使驱动系统的其它部件都不工作。

Claims (7)

1.滑板车用混合动力系统，包括发动机总成、机械传动机构和加速把，其特征在于，它还包括驱动电机、集成电子控制器和蓄电池，所述集成电子控制器通过导线分别与所述驱动电机、发动机总成、蓄电池和加速把相连接，所述机械传动机构分别与所述驱动电机和发动机总成相连接，所述加速把还通过油门拉线与发动机的节气门相连，所述发动机总成是四冲程燃油或燃气发动机总成，并带有起动电机、超越离合器和齿轮，所述起动电机通过超越离合器和齿轮将动力传递到发动机曲轴，带动发动机起动，所述发动机的动力输出端与所述机械传动机构相连。

2.如权利要求1所述的滑板车用混合动力系统，其特征在于，所述集成电子控制器包括驱动电机驱动、发动机状态检测、加速把位置检测、电池状态检测、信号处理、电机驱动、发动机启动和蓄电池充电模块，所述驱动电机驱动模块、发动机状态检测模块、加速把位置检测模块和电池状态检测模块分别与所述信号处理模块相连，将检测所得数据传送给信号处理模块后形成控制信号，所述信号处理模块分别与所述电机驱动模块、发动机启动模块和蓄电池充电模块相连，将控制信号发送到相应模块。

3.如权利要求2所述的滑板车用混合动力系统，其特征在于，所述集成电子控制器包括模式切换开关。

4.如权利要求1、2或3所述的滑板车用混合动力系统，其特征在于，所述驱动电机为轮毂式无刷或有刷永磁电机中的一种，采用直接驱动方式，所述驱动电机的电源与信号输入端子通过导线与所述集成电子控制器相应的输出端子相连。

5.如权利要求1、2或3所述的滑板车用混合动力系统，其特征在于，所述驱动电机为低压直流无刷或有刷永磁电机中的一种，并采用间接驱动方式，所述驱动电机的电源与信号输入端子通过导线与所述集成电子控制器相应的输出端子相连。

6.如权利要求1、2或3所述的滑板车用混合动力系统，其特征在于，所述机械传动机构采用自动变速方式，所述机械传动机构包括自动离合器和减速器，所述发动机与所述自动离合器相连，所述自动离合器与所述减速器相连。

7.如权利要求1、2或3所述的滑板车用混合动力系统，其特征在于，所述机械传动机构采用人工变速方式，所述机械传动机构包括人工离合器和变速器，所述发动机与所述人工离合器相连，所述人工离合器与所述变速器相连。

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