CN201511806U - 同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘 - Google Patents

Abstract

一种同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘，燃油/燃气发动机的输出端与自动离合器的输入轴连接，自动离合器的输出轴与电动机/发电机一体机转子的一端连接，电动机/发电机一体机转子的另一端与变速箱的输入轴连接；动力电池组经导线与逆变器相连，逆变器经导线与电动机/发电机一体机相连；燃油/燃气发动机、自动离合器、电动机/发电机一体机及逆变器经CAN总线与动力传动系统总控制器连接，该动力传动系统总控制器经导线分别与纯电动模式开关和电子油门相连。本实用新型可根据客车的运行情况，调整动力输出模式，大幅度地降低燃料消耗和尾气排放，运行成本也大大降低。

Description

同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘

技术领域

本实用新型属于客车技术领域，具体地说，尤其涉及同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘。

背景技术

随着全球石油储量的下降，燃油的价格在不断地上涨；而且汽车的迅猛发展也为城市的环境带来极大的破坏，这些因素使得人们在寻找燃油替代品的同时，寻求节能环保的混合动力汽车。

目前，我国城市公交客车运营线路超过16万公里，客车保有量超过33万辆，但这些车辆均是在以内燃机为动力的普通客车底盘基础上制造的，故车辆行驶经济性、排放高等问题一直难以解决，加上城市道路建设跟不上车辆的发展，城市交通拥堵的情况日益严重，作为城市交通主力军的公交客车时走时停，行车缓慢。传统的燃油、燃气公交客车在这种复杂的城市工况下其固有弊端更为明显，由于发动机始终运行于低效率高排放的工况下，因而能源消耗大、排放水平差、黑烟、高温现象严重，对城市环境产生了很大的负面影响。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种成本低、维修简便，能有效降低燃料消耗和尾气排放的同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘。

本实用新型的技术方案如下：一种同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘，在车架的前部安装前桥，后部安装驱动桥，尾部安装燃油/燃气发动机，所述燃油/燃气发动机的前方具有变速箱，该变速箱的输出轴与驱动桥连接，其关键在于：在所述燃油/燃气发动机与变速箱之间设有自动离合器和电动机/发电机一体机，燃油/燃气发动机的输出端与自动离合器的输入轴连接，自动离合器的输出轴与电动机/发电机一体机转子的一端连接，电动机/发电机一体机转子的另一端与变速箱的输入轴连接；在所述燃油/燃气发动机的上方设置动力电池组，该动力电池组经导线与逆变器相连，逆变器经导线与电动机/发电机一体机相连；所述燃油/燃气发动机、自动离合器、电动机/发电机一体机及逆变器经CAN总线与动力传动系统总控制器连接，该动力传动系统总控制器经导线分别与纯电动模式开关和电子油门相连，动力传动系统总控制器接收该纯电动模式开关和电子油门发出的指令，输出控制指令给燃油/燃气发动机、自动离合器、电动机/发电机一体机及逆变器。

本实用新型采用自动离合器和手动变速箱或机械自动变速箱结合，一方面生产、维修容易，可以大幅度的降低车辆制造成本；另一方面，能保持混合动力客车的多种工作模式，有利于油电/气电混合动力客车的推广。

上述逆变器和动力传动系统总控制器分居在变速箱的两旁，其中逆变器安装在车架右纵梁的外侧，动力传动系统总控制器安装在车架左纵梁的外侧。以上方式布置合理，有利于拆装及走线。

上述发动机为以柴油或天然气、液化石油气、煤层气为燃料的发动机。

上述变速箱为手动变速箱或机械自动变速箱。

上述动力电池组具有充电接口外接充电装置。

本实用新型可根据客车的运行情况，调整动力输出模式，以降低能源消耗。具体为：

(1)当启动开关接通且动力电池组电量大于30％时，进入动力电机启动发动机模式，在该模式下，动力传动系统总控制器发出控制指令，动力电池组放电，经逆变器将直流电转换为交流电，驱动电动机/发电机一体机转动，自动离合器闭合，从而启动燃油/燃气发动机。

(2)当车辆停站或遇红灯等待时(动力电池组电量大于30％)，动力传动系统总控制器自动关闭发动机，进入发动机自动停机/启动模式。当车辆采用发动机自动停机/启动模式时，电子油门发出指令，动力传动系统总控制器接收电子油门发出的指令后，发出控制指令，动力电池组放电，经逆变器将直流电转换为交流电，驱动电动机/发电机一体机转动驱动车辆起步，在这个过程中，燃油/燃气发动机的启动机自动启动发动机，离合器自动闭合。

(3)当按下纯电动模式开关时(动力电池组电量大于30％)，进入纯电动模式，当车辆采用纯电动模式时，电子油门发出指令，由动力传动系统总控制器接收后，动力传动系统总控制器发出控制指令，自动离合器分离，动力电池组放电，经逆变器将直流电转换为交流电，驱动电动机/发电机一体机转动，电动机/发电机一体机带动变速箱运转，从而带动驱动桥，驱动车辆行驶。

(4)当动力电池组电量大于30％，且发动机转速在1800转以下时，进入燃油/燃气发动机和电动机/发电机一体机共同驱动模式(并联驱动模式)，当车辆采用燃油/燃气发动机和电动机/发电机一体机共同驱动模式时，电子油门发出指令，由动力传动系统总控制器接收后，发出控制指令，燃油/燃气发动机运转，自动离合器闭合，同时，动力电池组放电，经逆变器将直流电转换为交流电，驱动电动机/发电机一体机转动，由发动机和电机的合成力矩带动变速箱运转，从而带动驱动桥，驱动车辆加速行驶。

(5)当动力电池组电量小于30％，或者发动机转速在1800以上时，进入燃油/燃气发动机单独驱动模式，当车辆采用燃油/燃气发动机单独驱动模式运行时，电子油门发出指令，由动力传动系统总控制器接收后，发出控制指令，燃油/燃气发动机运转，自动离合器闭合，带动电动机/发电机一体机、变速箱运转，从而带动驱动桥，驱动车辆行驶，此时发动机若有富余功率，电机转换为交流发电状态，经逆变器将交流电转换为直流电，对锂离子动力电池组进行充电。

(6)当动力传动系统总控制器收到刹车踏板的制动信号时，进入再生制动模式，动力传动系统总控制器收到制动信号后，发出控制指令，电动机/发电机一体机转换为交流发电机状态，由驱动桥传来的惯性扭矩，经变速箱带动电动机/发电机一体机运转，电动机/发电机一体机发电，经逆变器将交流电转换为直流电，对动力电池组进行充电。

(7)当上述六种模式全部屏蔽时，可进入外接充电模式，可用外接充电器的方式对动力电池组进行充电。

本实用新型技术的有益效果是：

(1)本实用新型降低了制造成本，并且便于维修，可根据客车的运行情况调整动力输出模式，可以大幅度地降低燃料消耗和尾气排放，可大幅度降低客车的运行成本；

(2)在城市短距离行驶时，只用电动机/发电机一体机驱动，能实现“零污染”状态行驶；

(3)本车具有再生制动反馈功能，在车辆减速制动时，将动能转化为电能存储起来，同时还能减少刹车片的损耗；

(4)动力电池组只起功率调峰的作用，同时浅充浅放，与纯电动车相比，所需动力电池容量小，重量轻，寿命长。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为本实用新型的原理框图；

图4为本实用新型(燃气发动机)的连接示意图。

图5为本实用新型(燃油发动机)的连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步对本实用新型加以说明。

实施例1：

气电混合动力客车三类底盘如图1、图2、图3和图4所示，并联式气电混合动力客车底盘主要由车架18、前桥19、燃气发动机1、自动离合器2、电动机/发电机一体机3、变速箱4、驱动桥5、逆变器6、动力电池组7、动力传动系统总控制器8、电子油门9、气瓶10、电磁阀11、减压阀12和气量控制器13等部件组成。其中，在车架18的前部安装前桥19，车架18的后部安装驱动桥5，车架18以及前桥19、驱动桥5与车架18的连接方式和现有技术相同，在此不做赘述。在所述车架18的尾部安装燃气发动机1，该燃气发动机1为以天然气或液化石油气或煤层气为燃料的燃气发动机，燃气发动机1的进气口与气量控制器13的出口经气管相连，气量控制器13的入口经气管与减压阀12的出口连通，减压阀12的入口与气瓶10的出气口连通，在减压阀12与气瓶10之间的气管上安装有电磁阀11。

从图1、图2、图3和图4中可知，在燃气发动机1的前方安装变速箱4，该变速箱4可以是手动变速箱，也可以是机械自动变速箱，变速箱4的输出轴与驱动桥5连接，在所述燃气发动机1与变速箱4之间设有自动离合器2和电动机/发电机一体机3，燃气发动机1的输出端与自动离合器2的输入轴连接，自动离合器2的输出轴与电动机/发电机一体机3转子的一端连接，电动机/发电机一体机3转子的另一端与变速箱4的输入轴连接。

电动机/发电机一体机3为交流电动机/发电机一体机，电动机/发电机一体机3经导线与逆变器6相连，逆变器6经导线与动力电池组7相连，动力电池组7为锂离子动力电池，安装在燃气发动机1的上方。

燃气发动机1、自动离合器2、电动机/发电机一体机3、变速箱4及逆变器6经CAN总线与动力传动系统总控制器8连接，该动力传动系统总控制器8经导线与电子油门9相连，由电子油门9发出指令，由动力传动系统总控制器8处理后，发出控制指令，控制燃气发动机1、自动离合器2、电动机/发电机一体机3及逆变器6工作。所述逆变器6和动力传动系统总控制器8分居在变速箱4的两旁，其中逆变器6安装在车架18右纵梁的外侧，动力传动系统总控制器8安装在车架18左纵梁的外侧。

纯电动模式开关15设置在仪表台上，经导线与动力传动系统总控制器8相连，纯电动模式开关15发出指令，由动力传动系统总控制器8处理后，发出控制指令，混合动力系统进入纯电动工作模式。动力传动系统总控制器8还通过导线与启动开关16和刹车踏板17连接，刹车踏板17及电子油门9设置在车架前部方向盘的下方，启动开关16设置在仪表台上。

动力电池组7具有充电接口14外接充电装置，对动力电池组7充电。

本实用新型可根据客车的运行情况，调整动力输出模式，以降低能源消耗。具体为：

(1)当启动开关16接通且动力电池组电量大于30％时，进入动力电机启动发动机模式，在该模式下，动力传动系统总控制器8发出控制指令，动力电池组7放电，经逆变器6将直流电转换为交流电，驱动电动机/发电机一体机3转动，自动离合器2闭合，从而启动燃油/燃气发动机。

(2)当车辆停站或遇红灯等待时(动力电池组电量大于30％)，动力传动系统总控制器8自动关闭发动机，进入发动机自动停机/启动模式。当车辆采用发动机自动停机/启动模式停机后，只要电子油门9发出指令，动力传动系统总控制器8接收电子油门9发出的指令后，发出控制指令，动力电池组7放电，经逆变器6将直流电转换为交流电，驱动交流电动机/发电机一体机3转动驱动车辆起步，在这个过程中，燃气发动机1的启动机自动启动发动机1，离合器2自动闭合。

(3)当按下纯电动模式开关15时(动力电池组电量大于30％)，进入纯电动模式，当车辆采用纯电动模式时，电子油门9发出指令，由动力传动系统总控制器8接收后，动力传动系统总控制器8发出控制指令，自动离合器2分离，动力电池组7放电，经逆变器6将直流电转换为交流电，驱动交流电动机/发电机一体机3转动，交流电动机/发电机一体机3带动变速箱运转，从而带动驱动桥，驱动车辆行驶。

(4)当动力电池组7电量大于30％，且发动机转速在1800转以下时，进入燃气发动机和交流电机共同驱动模式(并联驱动模式)，当车辆采用燃气发动机和交流电机共同驱动模式时，电子油门9发出指令，由动力传动系统总控制器8接收后，发出控制指令，燃气发动机运转，自动离合器闭合，同时，动力电池组7放电，经逆变器6将直流电转换为交流电，驱动交流电动机/发电机一体机3转动，由发动机和电动机/发电机一体机3的合成力矩带动变速箱4运转，从而带动驱动桥5，驱动车辆加速行驶。

(5)当动力电池组7电量小于30％，或者燃气发动机1转速在1800以上时，进入燃气发动机1单独驱动模式，当车辆采用燃气发动机1单独驱动模式运行时，电子油门9发出指令，由动力传动系统总控制器8接收后，发出控制指令，燃气发动机1运转，自动离合器2闭合，带动电动机/发电机一体机3、变速箱4运转，从而带动驱动桥5，驱动车辆行驶，此时发动机1若有富余功率，电动机/发电机一体机3转换为交流发电状态，经逆变器6将交流电转换为直流电，对锂离子动力电池组7进行充电。

(6)当动力传动系统总控制器8收到刹车踏板17的制动信号时，进入再生制动模式，动力传动系统总控制器8收到制动信号后，发出控制指令，电动机/发电机一体机3转换为交流发电机状态，由驱动桥5传来的惯性扭矩，经变速箱4带动电动机/发电机一体机3运转，电动机/发电机一体机3发电，经逆变器6将交流电转换为直流电，对动力电池组7进行充电。

(7)当上述六种模式全部屏蔽时，可进入外接充电模式，可用外接充电器的方式对动力电池组7进行充电。

实施例2：油电混合动力客车三类底盘如图1、图2、图5所示，本实施例中，燃油发动机1是以柴油为燃料的燃油发动机，采用油箱供油，油箱替代实施例1中的气瓶10、电磁阀11、减压阀12和气量控制器13等气路部件，本实施例的其余结构以及动力输出模式与实施例1相同，在此不做赘述。

Claims (4)

1.一种同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘，在车架(18)的前部安装前桥(19)，后部安装驱动桥(5)，尾部安装燃油/燃气发动机(1)，所述燃油/燃气发动机(1)的前方具有变速箱(4)，该变速箱(4)的输出轴与驱动桥(5)连接，其特征在于：在所述燃油/燃气发动机(1)与变速箱(4)之间设有自动离合器(2)和电动机/发电机一体机(3)，燃油/燃气发动机(1)的输出端与自动离合器(2)的输入轴连接，自动离合器(2)的输出轴与电动机/发电机一体机(3)转子的一端连接，电动机/发电机一体机(3)转子的另一端与变速箱(4)的输入轴连接；在所述燃油/燃气发动机(1)的上方设置动力电池组(7)，该动力电池组(7)经导线与逆变器(6)相连，逆变器(6)经导线与电动机/发电机一体机(3)相连；所述燃油/燃气发动机(1)、自动离合器(2)、电动机/发电机一体机(3)及逆变器(6)经CAN总线与动力传动系统总控制器(8)连接，该动力传动系统总控制器(8)经导线分别与纯电动模式开关(15)和电子油门(9)相连，动力传动系统总控制器(8)接收该纯电动模式开关(15)和电子油门(9)发出的指令，输出控制指令给燃油/燃气发动机(1)、自动离合器(2)、电动机/发电机一体机(3)及逆变器(6)。

2.根据权利要求1所述的同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘，其特征在于：所述变速箱(4)为手动变速箱或机械自动变速箱。

3.根据权利要求1所述的同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘，其特征在于：所述发动机(1)为以柴油或天然气、液化石油气、煤层气为燃料的发动机。

4.根据权利要求1所述的同轴并联式油电/气电混合动力客车三类底盘，其特征在于：所述动力电池组(7)具有充电接口(14)外接充电装置。

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