CN201254110Y - 三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车 - Google Patents

Abstract

三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车。该车是以电能通过电磁感应耦合的磁传递免除停车充电的方式为该车能源超导储能器、飞轮、电池充电补充能量为能量源，以超导电子发动机为动力源，以飞轮为辅助功率源与整车控制器通过车身辅助控制装置，将超导电子发动机、整车控制器、电池、飞轮、超导储能器、液氮机与驱动桥、差速器、半轴、车轮分别通过底盘、机械、电路、管道、轴经过机械联结、电子联结、电力联结、热联结构成三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车。该车由人工控制高效率将电能转化为车身的动能，是实现清洁、环保、安全、节能、零排放、智能化的现代新型电动道路运输工具。

Description

三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车

技术领域

本实用新型涉及一种电动道路运输工具。

背景技术

石油、煤炭是一次性不可再生的矿物能源，形成它要经过几千年、上亿年的时间。近两个世纪，人类大规模开发利用石油，发展内燃机汽车，使人类进入了工业化、现代化社会，同时也产生了全球关注的能源枯竭和环境污染，为此人类社会已经付出了巨大的代价，影响了社会的发展。因此开发洁净零排放可再生能源的环保生态电动汽车已成为人类社会的共识。目前由于开发电动汽车还存在技术难度高、制造成本高、续驶里程短、停车充电时间长、没有符合电动汽车技术性能的高功率电动机(发动机)和电池(能量源)，所以开发以电能支持的新型三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车已成为人类社会的紧迫课题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车。该三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车(高温超导电动车)是以电能通过电磁感应耦合的磁传递免除停车充电的方式为该车能源(超导储能器、飞轮、电池)充电补充能量为能量源(能源)，以超导体电子发动机(电动机/发电机)为动力源(功率源)，以飞轮(飞轮储能器)为辅助功率源与整车控制器通过车身辅助控制装置，由人工控制高效率将电能转化为车身的动能，是实现清洁、环保、安全、节能、零排放、智能化的现代新型电动道路运输工具。

结合附图1，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：由超导电子发动机1、整车控制器2、电池3、飞轮4、超导储能器5、液氮机6与驱动桥、差速器、半轴、车轮组成的驱动装置与车身辅助控制装置，分别通过底盘、机械、电路、管道、轴经过机械联结、电子联结、电力联结、热联结构成三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车。

结合附图2，由液氮低温贮槽7、定子超导体线圈8、转子9、通过轴、轴承、外壳分别连成一体组成超导体电机与双连齿轮10、高速主动齿轮11、变位齿轮12、低速主动齿轮13通过轴、轴承、外壳分别连成一体组成变速器，再与电子控制器14、功率转换器15通过电路、超导交流引线16与超导体定子连成一体组成的控制电路，通过上述各部分分别由机械、电路连成一体构成超导电子发动机(电力电子驱动装置)。

按照上述装置，定子由超导体线圈励磁，其作用是在电机气隙中产生轴向交变磁场，首先使定子绕组超导化，启动液氮机，将冷却剂-液态氮注入液氮低温贮槽中达到热平衡，使定子绕组线圈冷却至该超导材料的临界转变温度，实现常导-超导转变。起动超导体定子线圈，产生零电阻率和强交变磁场。即超导体内被声子所诱发的电子间引力相互作用，即以声子为媒介而产生的引力克服库仑排斥力而形成的电子对-库柏对，在充分低温下形成的电子对在能量上比单个电子运动稳定；所以出现超导电状态，在长距离内显示有序性，熵降低，实现二次相转变。第II类超导体在较高的磁场下，保持着超导电性是由于位错线在强磁场内保持了超导电性；在位错中心，原子离开了它的平衡位置，因而在这个地方声子和电子的交互作用和无位错的点阵中不相同，声子和电子的交互作用是产生超导电性的决定因素。在硬超导体中，对电流起较大作用的是位错偶极子它是在范性形变过程中，由于螺形位错在晶体内运动产生的。在高温超导体中，以激发子代替声子，用电子质量替代原子质量，由激发子为媒介去提高高温超导体的导电性。

实际应用的高温超导材料是由非理想第二类超导体制作的，其晶格中有位错和脱溶相，非理想第二类超导体的临界电流是由Hc2决定的。其具有较高的传输电流能力，超导体的日常现象是由晶格中的缺陷造成的。缺陷使得超导体内部的磁通线呈现不规则的排列，缺陷即以对磁通线产生钉扎力的物质其基础钉扎力越强，回滞现象越重，临界电流越大。

按照上述装置同时经人工控制，由位置传感检测位置信号，控制器对位置信号进行反馈处理，产生相应开关信号，开关信号以一定的顺序触发功率半导体将电流(电源)功率以一定逻辑关系通过交流引线将可控交流电流输入分配给定子超导体各相绕组，使定子产生强交变磁场与转子永磁磁场相互作用，产生电磁转矩，驱动电枢旋转带动负载-车身，实现高温超导电动车前进、后退、调速、停车、控制。

结合附图3，由圆盘飞轮转子17、圆柱飞轮转子18、电机转子19、电机定子20、轴承21、外壳22、电缆引线23、滚珠轴承24分别连成一体组成飞轮本体与圆球外壳25、减振器26、泵27、散热器28分别连成一体组成的飞轮储能器辅助装置，通过上述各部分分别由机械、电路、管道连成一体构成飞轮储能器(辅助功率源)。

按照上述装置，飞轮储能器(飞轮电池)是机-电能量转换和储存装置。充电时，飞轮电池中的电机以电动机的模式运行，在外电源的驱动下，该电机带动飞轮旋转，加速使它达到极高的角速度ω与飞轮的转动惯量J。飞轮电池储存的是电能，转换过来的是动能(机械能)，其动能为W＝Jω²/2，至此完成电能-机械能的转换。再通过轴承(磁悬浮轴承或永磁铁流体轴承)和真空环境使机械能W保存下来，免除无碍的损失。放电时，飞轮电池中的电机以发电机模式运行，在飞轮转矩的带动下对外输出电能(电压、电流)完成机械能-电能的转换。要多存储能量，即加大飞轮的转动惯量J，或提高飞轮的角速度ω，飞轮的转动惯量J是各处物质的质量和该质量所在处旋转半径r平方的乘积的总和J＝∫dmr²，增加转动惯量使飞轮的质量和体积增大，受到条件的限制，依据动力源与飞轮的角速度ω的平方成正比，显然提高飞轮的角速度(转速)是提高比能量和比功率密度的有效方法。

飞轮储存的能量为；E＝1/2Ja²即飞轮储存的能量分别与转速的平方和转动惯量成正比。飞轮的储能性能-储能密度即飞轮单位质量存储的能量为e＝E/m＝R　6b/sp1，若提高飞轮的储能，须选用强度高密度低的材料。

按照上述装置，飞轮储能器在正常运转中与车身本体隔离，在电动车辆复杂多变的运行工况中(包括交通事故)，不与飞轮储能器发生直接关系，不影响飞轮储能器的正常运转。

结合附图4，由低温储槽29、超导线圈30、直流超导引线31通过机械、电路分别连成一体构成超导储能器(超导磁体)。

按照上述装置，当高温超导电动车以一定速率低速通过充电站时，充电站将电能转换成高频高能电磁脉冲能量，在极短的瞬时间里由磁通泵以电磁感应耦合的磁传递方式感应到高温超导电动车中超导储能器里储存，在整车控制器的控制下，按需分别将电能通过电路低速率对电池充电或高速率对飞轮充电。超导电感储能是利用磁场能储能，任何存在电感的地方，通过电流后就有能量储存在里面，其电磁能为E＝1/2LI²，即储能量与通过线圈电流的平方成正比。

结合附图5，由空压机32膜分离器33、制冷机34通过管道、电路、机械连成一体构成液氮机(冷量供给装置)。、

按照上述装置，空气(工质气体)首先进入空压机，在空压机中靠消耗外功提高空气的压力，对外放出的热量被冷却水带走的热量大于空压机消耗的功，使空压机压缩前后的温度保持不变，仅空气压力提高，即等温压缩，空气收入与支出的数值等于空气本身内部能量的变化，由式表示为：A_lk-q_k＝i₂-i₁或A_lk＝q_k ⁺(i₂-i₁)在实际中，空气在等温压缩时，虽然压力提高了，而它本身的能量(焓值)却降低了即i₁>i₂。等温压缩时冷却水带走的热量大于空压机消耗的功，它等于空气减少的部分能量(i₁-i₂)与压缩功之和。

按照上述装置，带压工质气体(空气)透过高分子膜非多孔膜时，首先气体分子与膜接触，被吸附到膜的高压侧表面溶解，在膜两侧表面产生化学位或电化学位浓度梯度的作用下在膜内向前扩散，从膜的低压侧解吸出来，工质气体的溶解扩散是在膜上没有连续通道的情况下，靠聚合物母体上链段的热挠动产生瞬变渗透通道进行的，气体在膜内扩散传递由下式表示： $J=-D_{\mathrm{dx}}^{\mathrm{do}}$ 组份工质气体(空气)透过膜的量由下式表示： $q={\mathrm{AF}}_8^{p1-p2}$

按照上述装置，工质组合气体(空气)被分离出的氮(N₂)进入制冷机，其工作是利用逆向斯特林循环制取冷量，这一循环是由两个等温过程和两个等容过程组成的热力循环，即定容回热循环。其工作过程I：分布在压缩腔内的工质气体，被上升到主活塞压缩，压力由P₁增加到最大压力P_max，其压缩热由水冷却带走，即等温压缩过程。过程II：主活塞不动，工质气体受到下降的压出器驱赶，流经蓄冷器到膨胀腔顶部。在流经蓄冷器时，工质气体被前一循环留下的冷量冷却，由于此刻工质气体所占的容积保持不变，因此在工质气体温度下降时，其压力P_max便降到P₂，即等容冷却过程。过程III：主活塞与压出器同时向下运动，使工质气体膨胀，压力由P₂降至最小压力P_min，其温度也随之下降，并把冷量输送给冷头，即等温膨胀过程。过程IV：主活塞不动，受膨胀后的冷工质气体，由于压出器上升，流经冷头内筋，蓄冷器，水冷却器，返回到压缩腔，工质气体在通过蓄冷器时被加热，而其本身的冷量传给蓄冷器，为下次循环作准备，即等容升温过程。

上述过程连续重叠进行，将氮气液化成液态氮(低温冷量)。

结合附图6，由正电极35、负电极36、隔膜37、外壳38通过电路、机械连成一体组成电池(锂离子电池)。

按照上述装置，锂离子电池，电池的正、负极和隔膜中，锂是以离子形式存在的。电池在充电中，受外电场的驱动，电池内部将形成锂离子的浓度梯度，正极活性物质中部分Li⁺脱离LiC_oO₂晶格进入电解液，通过隔膜嵌入到负极，活性物质的晶格中，同时得到电子生成Li_xC化合物，使锂离子电池的端电压上升。而电池放电时，在高自由能的驱动下，Li_xC化合物中的Li⁺脱嵌，通过隔膜进入电解液，电子由外电路到达正极，与嵌入正极的Li⁺生成LiC_oO₂，这一过程中电压逐渐下降。再充电时，又重复上述过程。在充、放过程中锂离子往返于正负极之间的嵌入与脱嵌即锂离子在正负极之间往返运动。

锂离子电池正极为LiCoO2负极为层状石墨，电池的电化学反应式：(-)C6|imo|.L^-11ipF6-EC+DECILiCoO₂(+)

有益效果

超导体电子发动机(超导电机)的定子励磁绕组超导化，节省了励磁能量与高磁能积永磁转子相互配合，有利于超导电动车的快速启动，频繁进行正、反转及停车，续驶里程远。体积小，同样大小的电机，输出是普通电机的2倍，再生能量回收提高2.6倍，重量轻、惯性低、效率高(超过99％)。

飞轮(飞轮电池、辅助功率源)，采用旋转转子(机械能)储存电能，作辅助能量源，具有能量高、比功率大。采用球形自由运动壳体使飞轮免除陀螺力矩和故障抑制。

电池(锂离子充电电池)，能量密度高，循环寿命长，环保无污染，负载能力大，可以大电流连续放电。

超导储能器(超导磁体储能器、超导电感线圈储能器)，储能密度高，转换效率高，响应速度快，无惯性。

车身辅助控制装置，采用车辆电控单元(EUC)、车载微型计算机(CPU)，智能化控制与现代交通网络相结合，交通道路利用率和行人安全性高。

超导电子发动机、电池、飞轮、超导储能器、整车控制器与车身辅助控制装置，相互配合构成的高温超导电动车具有，强大驱动功率、高效、节能、安全、驾驶简便、绿色燃料、环保零排放。可应用的能源种类多，可回收的能量多，机械运动零部件少，结构简单、量产制造、使用维护成本低。有利于现代交通系统与电动车的智能化、网络化、提高道路利用率和人身交通安全，免除了停车充电，续驶里程为普通电动车的2倍。

附图说明

图1是本实用新型实施例1结构原理图。

图2是本实用新型超导电子发动机结构原理图。

图3是本实用新型飞轮结构原理图。

图4是本实用新型超导储能器结构原理图。

图5是本实用新型液氮机结构原理图。

图6是本实用新型电池结构原理图。

图7是本实用新型电子控制器14、功率转换器15电路原理图。

图8是本实用新型整车控制器2电路原理图。

图9是本实用新型电池3电化学反应原理图。

图10是本实用新型多能源动力总成控制系统框图(包括整车控制器2)。

具体实施方式

在图2中，液氮低温贮槽7包括上部圆筒形外壳开口平顶，下部圆盘形外壳顶部与圆筒形外壳底部相通连成一体；上部圆筒形内胆开口平顶，下部圆盘形内胆顶部与圆筒形内胆底部相通连成一体；外壳与内胆之间，为硅酸盐粉沫-树脂绝热体抽高真空状态，外壳与内胆之间，顶部开口处由绝热树脂密封。

顶部圆形活动绝热树脂顶盖有进液管、排气管、超导线进出口、上部内胆中安放液氮稳定格栅，下部安放定子超导体线圈。

定子超导体线圈8为无铁芯盘形多相对称的扇形绕组电枢，电枢绕组绕线呈放射状排列，导体以适当方式制成圆盘形，绕组采用叠绕或波绕接线方式，绕组线圈为单层或多层，层间绝缘，绕组为单波，绕组的有效部分为等宽或梯形。电枢绕组为集中绕组或分部绕组，绕组盘形电枢精确固定由绝缘材料(树脂)灌注成形，电磁的磁通方向为轴向，磁通与盘垂直，气隙为平面形。

由第二代高温超导体基材Y-Ba-Cu-O₂涂层，在高纯Ni(99.99％)经冷压和结晶热处理辅助加工获得(001)双轴取向结构的金属基材上用激光法蒸上过度层钇稳定的氧化锆(YSE)再在YSE上沉淀Yba-Ca-O₂制成有强结构的Y-Ba-Cu-O₂超导层。

转子9为扇形高性能、高磁能积的永磁材料(SmCo、NdFeB)多块按N、S极性交替排列与强化纤维树脂粘结在实心钢结构的圆盘齿轮转子轭上(端面)，从而在气隙中产生多极轴向磁场、并作为转子磁极的磁回路，使转子磁场在定子中交变。其中圆盘齿轮转子轭周边有直齿。

定子、转子为圆盘形、定子为少极多相绕组与转子在电机中成对等放置，成极性交替环向排列或分散式环向排列。电磁的磁通方向为轴向，磁通与盘垂直，气隙为平形，气隙中产生多极的轴向磁场，采用交流方波供电，使电机中产生梯形波的磁场分布、梯形波的感应电动式。

圆盘齿轮转子轭(转子)为圆盘形周边有直齿的齿轮，通过轴承、轴分别连成一体安装于定子两侧面。高速主动齿轮11为圆盘形直齿齿轮与双连圆盘形直齿齿轮10通过轴承、轴连成一体组成高速动力输出端；变位齿轮12为圆盘形直齿齿轮，安装于动力花键轴输出端。低速主动齿轮13为圆盘形直齿齿轮，安装于转子轴一端，通过轴承、轴、与转子(圆盘齿轮转子轭)连成一体，组成低速动力输出端。

其工作形式为：变位齿轮与低速主动齿轮通过周边啮合，动力由超导电机低速主动齿轮经动力输出花键轴输出低转速，即低速档，传动比i＝1:3(启车或爬坡)；变位齿轮与低速主动齿轮分离后为空档(为超导电机反转或倒车做准备)；变位齿轮与高速主动齿轮通过周边啮合即高速档，动力由超导电机转子-圆盘齿轮转子轭与双连齿轮同轴的主动高速齿轮经变位齿轮、动力花键轴输出端输出高转速，传动比i＝3:1(高速公路行驶)。通过电动或汽动式换档装置，移动变位齿轮分别实现高、低速变速或空档，即高速时小转矩，低速时大转矩。

结合附图7，电子控制器15，功率转换器16由TMS320LF2407A、DSP电动机调速控制和驱动通用电路组成，由3个位置间隔120°分布的霍尔传感器H1、H2、H3经整型隔离电路后分别与TMS320LF2407A的三个捕捉引脚CAP1、CAP2、CAP3相连，通过产生捕捉中断给出换相时刻，同时给出位置量。电机每次有两相通电，其中一相正向通电，另一相反向通电，形成一个回路，因此每次只控制一个电流。用电阻R作电流传感器将其安放在电源对地端，实现电流反馈。电流反馈输出经滤波放大电路连接到TMS320LF2407A的ADC输入端ADCIN00，在每一个PWM周期都对电流进行一次采样，对速度(PWM占空比)进行控制。

TMS320LF2407A、DSP通过PWM1—PWM6引脚经一个反相驱动电路连接到六个开关管，实现定频PWM和换相控制。

电机由软件实现全数字双闭环控制。给定转数与速度反馈量形成偏差，经速度调节后产生电流参考量，它与电流反馈量的偏差经电流调节后形成PWM占空比的控制量，实现电机的速度控制。电流的反馈是通过检测电阻R上的压降实现的，速度反馈则是通过霍尔传感器输出的位置量，经计算后得到的，位置传感器输出的位置量还用于控制换相。

超导交流引线16、为Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀超导体(Bi-2223)相超导线材或带材，装置与两端面密封的双层绝热真空管中。是通式为：Bi₂Sr₂Ca_n-1Cu_nO_2n+4(n＝3)的超导相，超导转变温度Tc为110K，在通常情况下不为纯相，用Pbo替代部分Bi₂O₃，可以稳定Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀超导相，Pbo含量为30％，在获得Bi-2212和2223混合相的基础上，经780℃在空气中反复退火处理生成Bi-2223超导相。

其中，定子装置于液氮低温储槽下部固定，上部安装液氮稳定格栅、交流引线经双层真空绝热套管，一端与定子绕组相连，另一端引出顶盖与电子控制器，功率转换器、电子电路、电力电路分别连成一体；转子安装于定子两侧端面，通过轴承、轴、外壳连成一体；转子通过周边直齿与双连齿轮周边直齿啮合，双连齿轮通过同轴高速主动齿轮周边直齿与变位齿轮周边直齿啮合形成高速动力输出端；或与定子同轴的低速主动齿轮通过周边直齿与变位齿轮周边直齿啮合，形成低速动力输出端；全部齿轮、轴承、轴分别安装在外壳内，外壳与液氮低温储槽连成一体，通过上述各部分分别经机械、电路管道分别连成一体，构成超导电子发动机。

结合附图3，飞轮储能器由飞轮转子、电机、轴、轴承、外壳、圆球型外壳、滚珠轴承、减振器、电缆、泵、散热器，通过电路、管道、机械连成一体组成飞轮储能器(飞轮电池、辅助功率源)。

由双层圆柱状飞轮18、中间与圆盘状飞轮17通过轴、轴承连成一体组成飞轮转子，其中圆盘状飞轮采用效率因数最大(K＝1)的等应力结构，既飞轮转子的每一部分都具有相等的应力，圆盘状飞轮转子的厚度随半径的增加而递减，飞轮转子采用碳纤维-树脂复合材料(Kavlar)或石墨-热缩合成材料绕制而且要绝对均匀，保证精密的动平衡。

电机由转子19、定子20组成永磁同步电机。由电机本体、位置传感器、电子开关换向电路(控制器)组成。

电机本体由一定磁极对数的永磁体转子和一个多相绕组的定子组成，转子是将瓦片状的永磁体贴在转子外表面上或将永磁体内嵌到转子铁心中，定子上开有齿槽，齿槽数是转子极数和相数的整数倍，定子由硅钢片叠压而成，绕组固定在定子铁心槽内，绕组采用分数槽绕组，其绕组的端头与相应的电子开关电路相连接。

位置传感器是一种无机械接触的检测转子位置的装置，由传感器转子与传感器定子组成，分别安装在转子转轴或定子机壳内，能够提供信号，并按照一定的逻辑关系去处触发电子换向开关电路，位置传感器可以是电磁式或光电式、霍尔式位置传感器。

电子换向开关电路，由适当数量的功率半导体元件组成，与相应的定子电枢绕组连接，各功率元件的导通与截止，取决于位置传感器的信号控制，绕组和电子开关电路的配合由功率逻辑开关单元和位置传感器信号处理单元组成，功率逻辑开关单元是控制电路将电源的功率以一定逻辑关系分配给电机定子各相绕组，以使电机产生连续不断的转矩，而各相绕组通电的顺序和时间取决于位置传感器的信号，位置传感器所产生的信号经过一定逻辑处理去控制逻辑开关单元。

轴承21采用高性能永磁材料制作的磁性轴承，即磁悬浮轴承。利用磁体磁极的异性相斥使飞轮转子高速旋转时轴的旋转部分与轴承的静止部分脱离呈悬浮状态，或采用磁流体轴承、脂润滑精密陶瓷轴承、机械钻石轴承；磁流体轴承由转动体与固定体组成，磁通集中在轴向间隙中铁流作用于这一轴向间隙时，在磁场作用下形成了一个环状铁流体，起到轴向润滑作用。

外壳22为真空室外壳，为了减少因飞轮转子周围空气形成强烈涡流造成空气阻力损耗飞轮转子的能量，使飞轮转子在高度密封的环境中运转，真空室外壳内的真空度为10^-3—10^-4Pa。

圆球形外壳25为万向自由度有光滑内壁的圆球形外壳，飞轮储能器装置在圆球形外壳中，通过多点滚珠轴承与圆球形外壳光滑内壁呈滑动接触状态，使飞轮储能器在车辆复杂多变的运行工况中与车身隔离，不发生直接关系，使飞轮储能器与车身之间的水平摆动度达到180°，方向回转摆动度达到360°，使飞轮转子始终处于绕垂直轴旋转的工作状态，使地心重力场的影响、车身的方向摆动影响最小，使绕垂直轴旋转飞轮转子的陀螺效应保持稳定的运转状态。

滚珠轴承24为圆球型通用滚珠轴承，装置在轴承架中。

减振器26为电动车通用液压弹簧式减振器或空气弹簧式减振器。

泵27为微型通用离心泵

散热器28为小型通用液-气式热交换器。

电缆23为螺旋弹簧式多芯通用电缆或折叠弹簧式多芯电缆与弹簧相互配合，其中一端与电机电路，另一端经真空室外壳端子通过圆球形外壳顶部引出，为飞轮储能器双向传递能量(电能)或信号。

其中，飞轮转子与电机转子同轴连成一体，两端与轴承、外壳连成一体与定子装置在外壳中，抽至真空度10^-3—10^-4Pa。电机电路由电缆通过外壳端子经圆球形外壳顶部引出，真空室外壳通过多点滚珠轴承与圆球形外壳光滑的内表面呈滑动接触，圆球形外壳底部与液压减振器相连接。通过管道将球形外壳下部一侧与泵进口、泵出口与换热器进口、换热器出口与球形外壳下部另一侧分别连成一体，通过机械将液压减振器另一端与车身底盘连成一体，其中，圆球型外壳内下部加注冷却液以带走电机散发出的热量，同时兼有润滑、稳定飞轮的功能。

结合附图6，正电极35，在Al箔上涂布由正级活性物质、导电碳粉和粘接剂混合均匀组成的LiCoO₂，涂层厚度控制为20um，在N₂气氛保护下干燥，通过辊压成形，裁剪成长方形正极片；负电极36，将负极活性物质，粘接剂混合涂敷在Cu箔上干燥辊压成形裁剪成长方形负极片；隔膜37，在正、负极片之间插入长方形隔膜-聚烯烃系树脂(PP、PE)，卷制成电池芯，分别接入引线，装入镍制圆柱状电池壳体38内，在减压下注入定量电解质EC/DEC-LiPF₄封口。制成锂离子可充电电池(LIB)。

结合附图4，绝热贮槽29由圆杯状平顶外壳，圆杯状平顶内胆。外壳与内胆之间顶部由绝热树脂密封抽至高真空状态，顶部圆形绝热树脂活动顶盖，有进液口、排气口、超导线进口。内胆中部安放液氮稳定格栅，下部安放超导磁体线圈30，超导磁体线圈为双饼式结构，每饼匝数取整数，单根长度为400m的高温超导带材Bi-2223，与超导圆截面线材Bi-2212，由两种不同规格性能的线材绕制磁体线圈，以磁体轴线方向分层，串联接线法，能承受较高电流的双饼配置与两端，性能较低线材绕制的双饼配置于中间。超导直流引线31，采用Bi-2223带材，安装于双层真空绝热套管中。

其中超导磁体线圈安放于绝热贮槽内胆下部，与超导直流引线一端相连接，另一端由绝热树脂顶盖引出，通过上述各部分分别经过机械、外壳、电路连成一体构成超导储能器(SMES)。

结合附图5，空压机32由单螺杆转子、星轮、机壳组成；由一个圆柱螺杆和两个对称布置的平面星轮组成啮合副装置于机壳内，通过螺杆螺槽、机壳内壁与星轮齿面组成封闭的基元容积，运转时电机驱动螺杆轴，由螺杆带动星轮齿在螺槽内相对移动，螺槽内的气体相应地被吸入、压缩排出带压空气。

膜分离器33以高分子聚合物为材料加工制成厚度几um，结构呈蜂窝状的薄膜，然后再拉成中空纤维细丝，膜的底丝是以聚砜(PS)为材质的多孔层，为填补表面上的孔，采用硅橡胶做涂料，包覆多孔底丝表面，由大量外径450um，内径150um，长度300mm的中空纤维膜细丝平行放置于圆筒形外壳内(分离器)，纤维丝束的一端由环氧树脂封堵为封头，另一端封住中空纤维丝束的间隙，形成管板。将封头和管板与外壳密封，构成中空纤维膜分离器。

制冷机34，由曲轴箱、活塞连杆机械、气缸、水冷却器、蓄冷器组成，气缸内装有主活塞，它由主连杆带动并与压出器(由副连杆带动)一起组成活塞连杆机构，安装在曲轴上，两个曲轴颈的夹角互成70°相位角。曲轴转动时，主活塞和压出器便作垂直的往复运动。

压出器的上部为膨胀腔，压出器与主活塞之间为压缩腔。全部空间充满制冷工质(氢气、氦气)，在压出器和主活塞上下运动时，工质气体便在压缩腔内受到压缩，压缩的工质气体流经水冷却器，其压缩热由水带走，工质气体流经蓄冷器进入膨胀腔，压出器在向下运动时工质气体膨胀作功制取冷量。其中一部分冷量由冷凝头传给外界氮气冷却成液态氮(N₂)，另一部分冷量随工质气体贮存在蓄冷器内，工质气体从原路回到压缩腔。

通过管道将空压机出口与膜分离器进口、分离器氮气出口与制冷机氮气进口分别连成一体构成液氮机(冷源供给装置)。

结合附图8、附图10电动车整车控制器2由硬件与软件构成；由电子控制单元ECU，输入电路接口、输出电路接口、各种传感器、控制模块、执行元件主成硬件部分，由支配电子控制单元(ECU)的各种程序、数据采集、数据计算、数据处理、数据存储、输出控制、系统监控、系统自诊断组成软件部分，通过电子电路将硬件各部分分别联结成一体与软件相互配合构成电动车整车控制器(中央电子控制系统，多能源动力总成控制系统)。

其中，ECU由CAN总线、A/D转换器、I/O定时器、串口RS232(液晶显示器相连)、USB接口(将数据保存到USB存储设备中)。ECU带有内置电源电路(电池)，提供5V稳压电源，保证微处理器、接口电路电压的稳定。输入电路、输入信号由模拟信号、数字信号(开关信号)、脉冲信号、其中模拟信号必须经过A/D变换器转换成数字信号后通过ECU中电压电路产生的5V电压进行转换，转换为微处理器接受和处理的信号。微处理器，是ECU的核心由微处理器中央处理器CPU、存储器(RAM/POM/EPR0M/EEPROM)、I/D接口、定时器/计数器，通迅接口、A/D和D/A功能器件组成。ECU所使用的是在Keilc166的集成环境进行编译、仿真、调式。借助于C166单片机所具有的Bootload功能，可以把用Keil编译好的可执行程序代码下载到ECU的程序存储器Fiash中。CPU为16位或32位，对整个ECU的控制进行数据的计算处理，信号的检测监控，信息的存储和管理信号的输出和反馈，以及自诊断。多采用集中控制。输出电路，由显示器驱动电路，电磁线圈驱动电路，控制电机驱动电路，继电器驱动电路组成。微处理器所发出的指令电压为5V，需要通过放大器处理后再输出到执行机构完成所需要控制系统的控制功能。

实施例1，电动高温超导多功能运动轿跑车，主要技术参数设计如下：最高时速330公里(km)，最远航程(一次充电续驶里程)工况法600公里(km)，等速法1200公里(km)，0～90km/h加速时间9s，最大坡度45％，充电时间25毫秒(免除停车行驶充电，限速3.6公里/小时km/h，通过充电站实现瞬间充电)。

配置：全球定位系统(CPS)，驾驶员信息中心(DIC)，车辆电子装置中心(VEC)，人工智能控制器(AI)，能量管理系统(EMS)，电池管理系统(BMS)，辅助电池(Ni-MH)，气象信息系统，车载通迅系统，电子地图，行人被动式安全保护系统，防撞雷达，路面探测器，车-车间距探测器，CAN总线，太阳能热泵空调，安全气囊(SRS)，车轮防抱死制动系统(ABS)。

其中，超导电子发动机装置在车身前部与底盘、传动轴，差速器、后桥、半轴、车轮分别连成一体组成驱动系统，整车控制器、车身辅助控制装置安装在车身前部，飞轮安装在车身中部重心较低的位置与底盘相连接，电池、超导储能器安装在车身尾部与底盘相连，通过电路、机械与整车控制器、车身辅助控制装置分别连成一体，液氮机安装在车身前部与底盘相连，通过管道、电路与超导电子发动机、整车控制器分别连成一体。

实施例2，电动高功率高温超导大客车，主要技术参数设计如下：最高时速120公里(km)，最远航程(一次充电续驶里程)混合工况法600公里(km)，0～90km/h，加速时间9s，最大坡度30％，充电时间50毫秒(免除停车行驶充电，限速3.6公里/小时km/h，通过充电站实现瞬间充电)。

配置：语音导航系统，车辆电子装置中心(VEC)，人工智能控制器(AI)，能量管理系统(EMS)，电池管理系统(BMS)，辅助电池(VRLA)，气象信息系统，车载通迅系统，电子地图，行人被动式安全保护系统，防撞雷达，路面探测器，车-车间距探测器，CAN总线，电热变温坐椅，安全气囊(SRS)，车轮防抱死制动系统(ABS)。

其中，超导电子发动机装置在车身后部与底盘、传动轴、差速器、后桥、半轴、车轮分别连成一体组成驱动系统，整车控制器、车身辅助控制装置安装在车身前部，飞轮安装在车身中部、重心较低的位置与底盘相连接，超导储能器装置在车身前部与底盘相连接，电池装置在车身中部与底盘相连接，通过电路、机械与整车控制器、车身辅助控制装置分别连成一体，液氮机安装在车身前部与底盘相连，通过管道、电路与超导电子发动机、整车控制器分别连成一体。

实施例3，电动大功率高温超导多用途工程车主要技术参数设计如下：最高时速100公里(km)，最远航程(一次充电续驶里程)混合工况法600公里(km)，0～90km/h加速时间15s，最大坡度30％，充电时间50毫秒、90秒(免除停车行驶充电，限速3.6公里/小时km/h，通过充电站充电50毫秒或停车充电2分钟)。

配置：语音导航系统，车辆电子装置中心(VEC)，人工智能控制器(AI)，能量管理系统(EMS)，电池管理系统(BMS)，辅助电池(VRLA)，两挡行星齿轮变速器，多重串联型逆变器，气象信息系统，车载通迅系统，电子地图，行人被动式安全保护系统，防撞雷达，路面探测器，车-车间距探测器，CAN总线，电热变温坐椅，车轮防抱死制动系统(ABS)。

其中，超导电子发动机装置在车身后部与底盘、传动轴、差速器、后桥、半轴、车轮分别连成一体组成驱动系统，整车控制器、车身辅助控制装置安装在车身前部，飞轮安装在车身中部重心较低的位置与底盘相连接，超导储能器装置在车身前部与底盘相连接，电池装置在车身中部与底盘相连接，通过电路、机械与整车控制器、车身辅助控制装置分别连成一体，液氮机安装在车身前部与底盘相连，通过管道、电路与超导电子发动机、整车控制器分别连成一体。

Claims (5)

1.三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车，由超导电子发动机(1)、整车控制器(2)、电池(3)、飞轮(4)、超导储能器(5)、液氮机(6)与驱动桥、差速器、半轴、车轮组成的驱动装置与车身辅助控制装置，分别通过底盘、机械、电路、管道、轴经过机械联结、电子联结、电力联结、热联结构成三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车，其特征是：超导电子发动机(1)由液氮低温贮槽(7)、定子超导体线圈(8)、转子(9)、通过轴、轴承、外壳分别连成一体组成超导体电机与双连齿轮(10)、高速主动齿轮(11)、变位齿轮(12)、低速主动齿轮(13)通过轴、轴承、外壳分别连成一体组成变速器，再与电子控制器(14)、功率转换器(15)通过电路、超导交流引线(16)与超导体定子连成一体组成的控制电路，通过上述各部分分别由机械、电路连成一体构成超导电子发动机；其中，定子装置于液氮低温储槽下部固定，上部安装液氮稳定格栅、交流引线经双层真空绝热套管，一端与定子绕组相连，另一端引出顶盖与电子控制器，功率转换器、电子电路、电力电路分别连成一体，转子安装于定子两侧端面，通过轴承、轴、外壳连成一体，转子通过周边直齿与双连齿轮周边直齿啮合，双连齿轮通过同轴高速主动齿轮周边直齿与变位齿轮周边直齿啮合形成高速动力输出端，或与转子同轴的低速主动齿轮通过周边直齿与变位齿轮周边直齿啮合，形成低速动力输出端，全部齿轮、轴承、轴分别安装在外壳内，外壳与液氮低温储槽连成一体；飞轮(4)由双层圆柱状飞轮(18)、中间与圆盘状飞轮(17)通过轴、轴承连成一体组成飞轮转子，飞轮转子与电机转子同轴连成一体，两端与轴承、外壳连成一体与定子装置在外壳中，抽至真空度10^-3—10^-4Pa，电机电路由电缆(23)通过外壳端子经圆球形外壳顶部引出，真空室外壳(22)通过多点滚珠轴承(24)与圆球形外壳光滑的内表面呈滑动接触，圆球形外壳(25)底部与液压减振器相连接，通过管道将球形外壳下部一侧与泵(27)进口、泵出口与换热器(28)进口、换热器出口与球形外壳下部另一侧分别连成一体，通过机械将液压减振器另一端与车身底盘连成一体；超导储能器(5)由绝热贮槽(29)、超导磁体线圈(30)、超导直流引线(31)通过上述各部分分别经过机械、外壳、电路连成一体，构成超导储能器，其中，超导磁体线圈安放于绝热储槽内胆下部，与超导直流引线一端相连接，另一端由绝热树脂顶盖引出，超导直流引线安装于双层真空绝热套管中；液氮机(6)由空压机(32)膜分离器(33)制冷机(34)组成，通过管道将空压机出口与膜分离器进口、分离器氮气出口与制冷机氮气进口分别连成一体；其中，超导电子发动机与底盘、传动轴、差速器、后桥、半轴、车轮分别连成一体组成驱动系统；整车控制器、车身辅助控制装置安装在车身前部，飞轮与底盘相连接，电池、超导储能器与底盘相连，通过电路、机械与整车控制器、车身辅助控制装置分别连成一体，液氮机与底盘相连，通过管道、电路与超导电子发动机、整车控制器分别连成一体。

2.根据权利要求1所述的三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车，其特征是：液氮低温贮槽(7)包括上部圆筒形外壳开口平顶，下部圆盘形外壳顶部与圆筒形外壳底部相通连成一体，上部圆筒形内胆开口平顶，下部圆盘形内胆顶部与圆筒形内胆底部相通连成一体，外壳与内胆之间，为硅酸盐粉沫-树脂绝热体抽高真空状态，外壳与内胆之间，顶部开口处由绝热树脂密封，顶部圆形活动绝热树脂顶盖有进液管、排气管、超导线进出口、上部内胆中安放液氮稳定格栅，下部安放定子超导体线圈。

3.根据权利要求1所述的三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车，其特征是：圆球形外壳(25)为万向自由度有光滑内壁的圆球形外壳，飞轮储能器装置在圆球形外壳中，通过多点滚珠轴承与圆球形外壳光滑内壁呈滑动接触状态，使飞轮储能器与车身之间的水平摆动度达到180°，方向回转摆动度达到360°。

4.根据权利要求1所述的三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车，其特征是：绝热储槽(29)由圆杯状平顶外壳，圆杯状平顶内胆，外壳与内胆之间顶部由绝热树脂密封抽至高真空状态，顶部圆形绝热树脂活动顶盖，有进液口、排气口、超导线进出口，内胆中部安放液氮稳定格栅，下部安放超导磁体线圈。

5.根据权利要求1所述的三源混合动力行驶充电高温超导电子电动汽车，其特征是：通过管道将空压机出口与膜分离器进口、分离器氮气出口与制冷机氮气进口分别连成一体。

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