CN201484165U - 多缸混合动力车 - Google Patents

Abstract

本实用新型所设计的多缸混合动力车，包括蓄电池、发动机、发电机、三相整流桥、直流控制器和驱动电动机。发动机包含有两个或两个以上的单缸体，每个单缸体与电启动装置相连，电启动装置的电源输入端与蓄电池输出电连接；发电机的个数与单缸体的个数相同，每个单缸体与一个发电机连接，单缸体的曲轴与发电机的转子联动，各个发电机的三相输出端经一个三相整流桥后变为直流电输出，形成一套独立供电子系统。每套供电子系统相互并联后，经电源线分别连接至直流控制器和驱动电动机的电源输入端。直流控制器的输出端通过信号线与驱动车辆运行的驱动电动机的控制端、以及每个单缸体的电启动装置的控制端连接。本实用新型具有油耗低、运行平稳、易于维护等特点。

Description

多缸混合动力车

技术领域

本实用新型属于汽车或摩托车等车辆技术领域，特别涉及一种多缸混合动力车。

背景技术

本实用新型人于2009年5月1日申请的申请号为200920140803.1的中国实用新型专利《自带高效低能耗发电机的电驱动车》公开了一种混合动力车，其主要由直流控制器、发动机、发电机、驱动电动机和蓄电池构成。发动机自带电启动系统，发动机与电动机联动相连，发电机直接连接三相整流桥后，再连接驱动电动机，在电动机前连接着调整电压的直流控制器，用于控制直流控制器的调速器电连接着直流控制器，发电机上连接着控制发电机油门的油门调节器，在直接连接发电机的三相整流桥后，并联着蓄电池，在整流桥后的电路和蓄电池后的电路上各安置着一个转换开关。上述方案采用的油电混合动力，选用的发动机按照单缸体数目不同可以分为单缸发动机和多缸发动机：仅有一个单缸体的发动机称为单缸发动机；有两个或两个以上单缸体的发动机称为多缸发动机。为了获得更高的运行速度，发动机可采用四缸、六缸、八缸等多缸发动机、通过曲轴串联的方式对外输出动力，即发动机内的每个单缸体的曲轴首尾依次连接，形成发动机内所有的单缸体都共用一个曲轴的传动方式。多缸发动机转速的提升和设计上的多样化，更强劲的动力及较为平顺的振动，都是单缸发动机无法比拟的。但事物都有两面性，多缸发动机在部分负荷工况下燃油经济性低。因此为了解决这一矛盾，实用新型人考虑在上述方案的基础上结合“停缸控制技术”来进行节能，其原理是：当车辆在中小负载下运行时，发动机只需要其中的部分单缸体工作就足够了，此时让另一部分单缸体停止工作，被停止工作的单缸体，其相应的配气机构和喷油系统都被关闭，这样工作单缸体将承担更高的负荷，从而减少泵气损失和机械损失，达到更经济的油耗水平。而当加速或需要更大功率时，被停掉的气门和燃油喷射系统被瞬间激活，全部单缸体投入工作。“停缸控制技术”虽能有效提高发动机在低负荷下的经济效率，但在具体实现过程中仍然出现如下问题：1、为保证停缸时，汽车能够可靠运行，需要对发动机排气量和输出之间动能转换之间的复杂计算和设计，从而导致控制系统设计难度加大；2、由于发动机采用的是曲轴串联的方式，当部分单缸体停止工作时，发动机单侧做工，振动和噪声较大，工作稳定性差，车辆运行的平稳性亦会随之降低；3、采用上述停缸技术时被停止工作的单缸体将会成为负载，因此为了不影响汽车的运行，被停缸的发动机的单缸体个数不能超过所有单缸体的半数以上，如四缸发动机被停缸的单缸体最多为2个，六缸发动机被停缸的单缸体最多为3个……，如果停缸个数超过半数，不仅不会节能，反而会加大能耗，因而这种停缸方式在汽车在极小负载下运行时，很难达到最佳节能效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多缸混合动力车，其具有油耗低、运行平稳、易于维护等特点。

为解决上述问题，本实用新型所设计的多缸混合动力车，其主要由蓄电池、发动机、发电机、三相整流桥、直流控制器和驱动电动机构成。上述发动机包含有两个或两个以上的单缸体，每个单缸体与电启动装置相连，电启动装置的电源输入端与蓄电池输出电连接；上述发电机的个数与单缸体的个数相同，每个单缸体与一个发电机连接，单缸体的曲轴与发电机的转子联动，各个发电机的三相输出端经一个三相整流桥后变为直流电输出，形成一套独立供电子系统；每套供电子系统相互并联后，经电源线分别连接至直流控制器和驱动电动机的电源输入端；直流控制器的输出端通过信号线与驱动车辆运行的驱动电动机的控制端、以及每个单缸体的电启动装置的控制端连接。

上述方案中，所述三相整流桥的输出端还经转换开关与蓄电池的充电端连接，这样当供电子系统产生的能量超过汽车运行所需能量时，富于的能量可以为蓄电池进行充电。

所述发动机可以是具有两个或两个以上单缸体的多缸发动机，但最好是由两个或两个以上单缸发动机组合而成，这样发动机单缸体就分散安装于车体的不同部位，从而保证汽车的平稳运行。

所述发电机与霍尔元件构成的电启动装置组合在一起，形成发电启动一体机，这样，当目标发电启动一体机接受到直流控制器的驱动信号后，同时带动其联动的单缸体点火。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、将现有多缸发动机或两个或两个以上单缸发动机共用时采用曲轴串联连接的方式变为并联连接，曲轴设计时不仅不必顾虑单缸体的排列方式，也省却了大曲轴的结构、降低了生产成本；

2、每个单缸体上连接有一个发电机，发动机带动发电机发电，通过电动机为车辆提供动力源，由现有机械停缸方式改为电子停缸方式，即使不同单缸体转轴非平衡运动也不会影响整车的平稳性；另外，被停缸的单缸体也不会成为负载，对停缸的数目也没有限定，使得发动机始终工作在最佳经济转速下，有效提高燃油利用率，减少能耗；

3、每个单缸体各自独立，发动机和发电机构成的独立供电系统，安装时可根据车辆形状的需要将其分解放于各个狭小部位；不仅可以极大的增加车辆空间的使用率，利于散热；而且当某一子系统出现故障时，不会影响车辆的可行动性，并且可以独立拆装维修。该特性对于军事用车辆来说是十分必要的安全特性；

4、由于发动机启动即运行于额定高转速，主要由该机曲轴自带的风扇组成风冷系统即可保持高速运转，发动机的独立单缸体还由于功率需求的变化而经常交替停机，其风冷散热效果已能足够满足需要，这样相比现有车辆而言即可省约了庞大的水冷系统。

附图说明

图1为本实用新型一种具有多缸发动机的节能型车辆的原理图。

具体实施方式

本实用新型具有多缸发动机的节能型车辆的原理图如图1所示，包括汽车本体，以及安装在汽车上的蓄电池、发动机、发电机、三相整流桥、直流控制器和驱动电动机构成。上述发动机包含有两个或两个以上的单缸体，每个单缸体上接有电启动装置，电启动装置的电源输入端与蓄电池输出电连接；上述发电机的个数与单缸体的个数相同，每个单缸体与一个发电机连接，单缸体的曲轴与发电机的转子联动，各个发电机的三相输出端经一个三相整流桥后变为直流电输出，形成一套独立供电子系统。每套供电子系统相互并联后，经电源线分别连接至直流控制器和驱动电动机的电源输入端；直流控制器的输出端通过信号线与驱动车辆运行的驱动电动机的控制端、以及每个单缸体的电启动装置的控制端连接。安装在汽车上的发动机可以为多缸发动机、也可以由两个或两个以上的单缸发动机组合而成。考虑到发动机单缸体分散安装于车体的不同部位时，汽车能够具有更好的平衡性能，因此本实用新型的发动机采用两个或两个以上的单缸发动机组合而成。在本实用新型优选实施例中，选用的发电机为三相永磁无刷高频发电机。选用的直流控制器为霍尔无刷直流控制器。选用的驱动电动机为永磁电动机。

上述电启动装置用于在车辆运行之初，带动发动机曲轴旋转。考虑本实用新型的发动机曲轴与电动机转子是相互连接联动的，因此我们可以将发电机与霍尔元件构成的电启动装置组合在一起，形成发电启动一体机，使其在启动之初能够带动单缸体的曲轴旋转，而在启动之后能够由单缸体驱动带动发电。当需要某个单缸体启动做功时，直流控制器发出启动信号至电启动装置，此时蓄电池给该单缸体上的发电机定子线圈供电，线圈产生磁场作用于转子上的永磁材料使转子旋转，带动发动机曲轴旋转，从而使发动机目标单缸体点火运转。然后，该单缸体曲轴带动发电机转子旋转做功，转子上的稀土永磁材料的旋转磁场作用于定子线圈产生三相交流电，通过三相整流桥变为直流电输出。至此即形成为一套独立自整流供电的子系统。其余各单缸体在需要做功输出时，也采用同样的方式各自整流供电的子系统输出直流电与蓄电池并联，再通过直流控制器向永磁无刷直流电动机供电，以驱动车辆行进。各单缸体曲轴与曲轴之间即形成并联做功输出的关系。

为了保证车辆的正常工作，所述所有供电子系统的发电机的额定功率的累加值等于驱动电动机的额定功率相等。另外，当发电机发出的电量大于车辆运行过程中所需能量时，剩余发出的电量送至蓄电池，为蓄电池进行充电，如蓄电池充满电则停此个别发动机单单缸体的运转。此时在整流桥后的并联主支路上、以及在蓄电池并联分支路上各安装一个转换开关，该转换开关与直流控制器连接，实现蓄电池充电和整车运行用电之间的切换。

设每个发动机单缸体与发电机构成的供电的子系统数量为X，每个发动机单缸体输出油门、转速、功率固定于最优的额定值，其上每个发电机的额定功率为Y，电动机的额定功率为Z。则它们的关系为X*Y＝Z。又设电动机所需要功率为Z1，每个发动机单缸体的高效运行做功范围的输出功率为Z1*M％到Z1*100％之间，当0＜Z1＜1*Y时，则启动1个单缸体供电系统做功输出，高于电动机所需功率部分1*Y-Z1为蓄电池充电；当1*Y＜Z1＜1*Y*(1+M％)＜2*Y时，则启动2个单缸体供电系统做功输出，高于电动机所需功率部分2*Y-1*Y*(1+M％)为蓄电池充电。依此类推，则X个发动机单缸体组成的多缸发动机组即可按照所需功率大小调整开启的发动机单缸体数量，从而达到使每个发动机单缸体一运行即固定于最佳运行状态，并且根据功率需求大小，每个发动机单缸体可轮流停机。这样，该多缸发动机机组即体现出了优异的燃油经济性、能量效率、易分布安装特性、散热效果以及更优的机器使用和维护状态。

Claims (8)

1.多缸混合动力车，其主要由蓄电池、发动机、发电机、三相整流桥、直流控制器和驱动电动机构成，其特征在于：上述发动机包含有两个或两个以上的单缸体，每个单缸体与电启动装置相连，电启动装置的电源输入端与蓄电池输出电连接；上述发电机的个数与单缸体的个数相同，每个单缸体与一个发电机连接，单缸体的曲轴与发电机的转子联动，各个发电机的三相输出端经一三相整流桥后变为直流电输出，形成一套独立供电子系统；每套供电子系统相互并联后，经电源线分别连接至直流控制器和驱动电动机的电源输入端；直流控制器的输出端通过信号线与驱动车辆运行的驱动电动机的控制端、以及每个单缸体的电启动装置的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的多缸混合动力车，其特征在于：所述三相整流桥的输出端还经一转换开关与蓄电池的充电端连接。

3.根据权利要求1或2所述的多缸混合动力车，其特征在于：所述所有供电子系统的发电机的额定功率的累加值等于驱动电动机的额定功率。

4.根据权利要求1或2所述的多缸混合动力车，其特征在于：所述发动机可以是具有两个或两个以上单缸体的多缸发动机、也可以由两个或两个以上单缸发动机组合而成。

5.根据权利要求1所述的多缸混合动力车，其特征在于：所述发电机与霍尔元件构成的电启动装置组合在一起，形成发电启动一体机。

6.根据权利要求5所述的多缸混合动力车，其特征在于：所述发电机为三相永磁无刷高频发电机。

7.根据权利要求1所述的多缸混合动力车，其特征在于：所述直流控制器为霍尔无刷直流控制器。

8.根据权利要求1所述的多缸混合动力车，其特征在于：所述驱动电动机为永磁电动机。

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