CN202669524U - 用于增程式电动汽车的后备驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及用于控制车辆或其驱动电动机以达到期望特性的汽车控制装置领域，具体为一种用于增程式电动汽车的后备驱动装置。一种用于增程式电动汽车的后备驱动装置，包括发动机(1)、发电机(2)、驱动电机(3)、机械传动机构(8)和车轮(9)，其特征是：还包括发电机控制器(4)、驱动电机控制器(5)、电能储能元件(6)和离合器(7)，发电机(2)转轴、离合器(7)和驱动电机(3)转轴依次连接。本实用新型结构简单，易于安装和维护，适用范围广，安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于控制车辆或其驱动电动机以达到期望特性的汽车控制装置领域，具体为一种用于增程式电动汽车的后备驱动装置。
背景技术
由于目前我国充电站等基础充电设施建设不到位，以及电池技术的缺陷，纯电动汽车的发展很难得到市场的认可。增程式作为纯电动汽车的过渡车型，即可以实现纯电驱动，实现零污染、零排放，又可以解决纯电汽车续航能力短的问题，是一种较理想的新型电动车。增程式客车动力系统主要由发动机系统、储能元件系统和电机系统构成，是一种新型的纯电动汽车。增程式客车采用电机直驱结构，省掉了减速箱和离合器，可根据不同城市公交系统的运营环境，灵活地运行在纯电动模式、混合动力模式或插电式模式。与纯电动汽车相同，增程式客车的直接动力来源于电力驱动系统。电力驱动系统包括了驱动电机及其控制器、发电机及其控制器和储能元件。电力驱动系统失效后，增程式客车将无法驱动，半路抛锚，给运营商带来相当大的麻烦，也给其他车辆行驶带来安全隐患。尽管增程式客车动力部件仍保留有发动机，但仅作为发电机的原动机使用，而不能直接驱动汽车行驶。
实用新型内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、使用方便、适用范围广的汽车驱动装置，本实用新型公开了一种用于增程式电动汽车的后备驱动装置。
本实用新型通过如下技术方案达到发明目的：
一种用于增程式电动汽车的后备驱动装置，包括发动机、发电机、驱动电机、机械传动机构和车轮，发动机的输出轴和发电机转轴的输入端连接，发电机转轴的输出端和驱动电机转轴的输入端连接，驱动电机转轴的输出端通过机械传动机构和车轮连接，其特征是：还包括发电机控制器、驱动电机控制器、电能储能元件和离合器，电能储能元件通过导线分别连接发电机控制器的电流输出端和驱动电机控制器的电流输入端，发电机控制器的电流输入端通过导线连接发电机的电流输出端，驱动电机控制器的电流输出端通过导线连接驱动电机的电流输入端，发电机转轴的输出端和离合器的主动盘连接，离合器的从动盘和驱动电机转轴的输入端连接，发动机的输出轴和发电机的转轴共用同一根轴，发动机的输出轴、发电机的转轴、离合器的主动盘、离合器的从动盘和驱动电机的转轴这五者的中心轴线重合。
所述的用于增程式电动汽车的后备驱动装置，其特征是：发电机控制器选用整流器，驱动电机控制器选用逆变器，电能储能元件选用电容或蓄电池。
本实用新型使用时，在正常情况下工作以纯电模式或混合动力模式工作，在纯电模式下，离合器断开，发动机和发电机组成的发电机组不工作，无电能流向电能储能元件，电能储能元件输出的直流电经驱动电机控制器的逆变成三相交流电带动驱动电机工作，驱动电机将电能转化为机械能再经机械传动机构的作用驱动两侧的车轮。
在混合动力模式下，离合器断开，发动机输出的机械能经发电机转换成交流电形式的电能，再经发电机控制器整流成直流电并储存在电能储能元件中；同时电能储能元件输出的直流电经驱动电机控制器逆变成三相交流电后，驱动电机工作，驱动电机将电能转化为机械能再经机械传动机构的作用驱动两侧的车轮。
当储能元件、驱动电机、驱动电机控制器、发电机和发电机控制器中有一部件出现故障无法工作时，此时电力驱动系统失效，本实用新型工作在后备模式下，此时，发电机和驱动电机都不参与工作，而仅作为随动元件挂在传动轴上，发电机控制器和驱动电机控制器都停止工作，并都断开和储能元件的电气连接，随后启动发动机，闭合离合器，将发动机输出的动力直接传递至机械传动机构，再由机械传动机构驱动两侧的车轮。
本发明通过增加离合器以及对离合器的开通和关断控制，实现了增程式客车运行模式的切换，有效地解决了增程式客车因电力驱动系统失效带来的诸多问题。本实用新型的有益效果是：改造成本低，结构简单，易于安装和维护，适用范围广，安全可靠。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型工作在后备模式时的传动示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本实用新型。
实施例1
一种用于增程式电动汽车的后备驱动装置，包括发动机1、发电机2、驱动电机3、发电机控制器4、驱动电机控制器5、电能储能元件6和离合器7、机械传动机构8和车轮9，如图1所示，具体结构是：发动机1的输出轴和发电机2转轴的输入端连接，发电机2转轴的输出端和离合器7的主动盘连接，离合器7的从动盘和驱动电机3转轴的输入端连接，发动机1的输出轴和发电机2的转轴共用同一根轴，发动机1的输出轴、发电机2的转轴、离合器7的主动盘、离合器的从动盘和驱动电机3的转轴这五者的中心轴线重合，驱动电机3转轴的输出端通过机械传动机构8和车轮9连接，电能储能元件6通过导线分别连接发电机控制器4的电流输出端和驱动电机控制器5的电流输入端，发电机控制器4的电流输入端通过导线连接发电机2的电流输出端，驱动电机控制器5的电流输出端通过导线连接驱动电机3的电流输入端。
发电机控制器4选用整流器；驱动电机控制器5选用逆变器；电能储能元件6选用电容或蓄电池；离合器7安装在发电机2与驱动电机3之间，仅在电力驱动系统失效后才闭合使用，是一种增程式客车安全行驶的冗余结构设计，由于其使用频率很低，因此可选用刚性硬摩擦的离合器，具有体积小、价格便宜、安装要求低、维护成本低的优点。
本实施例使用时，在正常情况下工作以纯电模式或混合动力模式工作，在纯电模式下，离合器7断开，发动机1和发电机2组成的发电机组不工作，无电能流向电能储能元件6，电能储能元件6输出的直流电经驱动电机控制器5的逆变成三相交流电带动驱动电机3工作，驱动电机3将电能转化为机械能再经机械传动机构8的作用驱动两侧的车轮9。
在混合动力模式下，离合器7断开，发动机1输出的机械能经发电机2转换成交流电形式的电能，再经发电机控制器4整流成直流电并储存在电能储能元件6中；同时电能储能元件6输出的直流电经驱动电机控制器5逆变成三相交流电后，驱动电机3工作，驱动电机3将电能转化为机械能再经机械传动机构8的作用驱动两侧的车轮9。
当储能元件6、驱动电机3、驱动电机控制器5、发电机2和发电机控制器4中有一部件出现故障无法工作时，此时电力驱动系统失效，本实施例工作在后备模式下。如图2所示，此时，发电机2和驱动电机3都不参与工作，而仅作为随动元件挂在传动轴上，发电机控制器4和驱动电机控制器5都停止工作，并都断开和储能元件6的电气连接，随后启动发动机1，闭合离合器7，将发动机1输出的动力直接传递至机械传动机构8，再由机械传动机构8驱动两侧的车轮9。
以增程式电动汽车的一般配置参数为例，对发动机单独驱动模式下的驱动能力做如下验算。假定车辆平地起步，低速时空气阻力不计，则车辆主要行驶阻力来自滚动摩擦力。发动机1的最大力矩TMax为380N·m，机械传动机构8的主减速比i为6，传递效率η为95%，增程式电动汽车的空载质量M为14t，车轮9的半径r为0.6m，道路以水泥及沥青混凝土路面计算，取摩擦系数f=0.0095，则：
滚动摩擦力Pf=f·M·g=1303.4N，式中g为重力加速度，
车辆最大牵引力FMax=TMax·i·η/R=3610N。
可见，FMax>Pf，说明增程式电动汽车在发动机单独驱动的后备模式下牵引力足够，可以实现平地静态起步。
Claims (2)
1. 一种用于增程式电动汽车的后备驱动装置，包括发动机(1)、发电机(2)、驱动电机(3)、机械传动机构(8)和车轮(9)，发动机(1)的输出轴和发电机(2)转轴的输入端连接，发电机(2)转轴的输出端和驱动电机(3)转轴的输入端连接，驱动电机(3)转轴的输出端通过机械传动机构(8)和车轮(9)连接，其特征是：还包括发电机控制器(4)、驱动电机控制器(5)、电能储能元件(6)和离合器(7)，电能储能元件(6)通过导线分别连接发电机控制器(4)的电流输出端和驱动电机控制器(5)的电流输入端，发电机控制器(4)的电流输入端通过导线连接发电机(2)的电流输出端，驱动电机控制器(5)的电流输出端通过导线连接驱动电机(3)的电流输入端，发电机(2)转轴的输出端和离合器(7)的主动盘连接，离合器(7)的从动盘和驱动电机(3)转轴的输入端连接，发动机(1)的输出轴和发电机(2)的转轴共用同一根轴，发动机(1)的输出轴、发电机(2)的转轴、离合器(7)的主动盘、离合器的从动盘和驱动电机(3)的转轴这五者的中心轴线重合。
2. 如权利要求1所述的用于增程式电动汽车的后备驱动装置，其特征是：发电机控制器(4)选用整流器，驱动电机控制器(5)选用逆变器，电能储能元件(6)选用电容或蓄电池。
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