CN204586535U - 一种具有涡轴发动机的增程式电动汽车 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种具有涡轴发动机的增程式电动汽车，包括涡轴发动机(1)，电池控制器(2)，涡轴发动机控制器(3)，储气罐(4)，电池组(5)，电池热能管理系统(6)，电池散热器(7)，其特征在于：涡轴发动机(1)的动力输轴与发电机的转轴相连，带动发电机进行发电，发电机将电力存储在电池组(5)中，电池组分别与电池控制器(2)和驱动电机(8)相连，电池控制器(2)用于对电池输出功率的调节和控制；电池热能管理系统(6)设置在电池组(5)和涡轴发动机(1)之间；本实用新型的电动汽车具有高功重比，低功耗，低排放，低噪音震动，易于维护寿命长的特性。

Description

一种具有涡轴发动机的增程式电动汽车
技术领域
本实用新型涉及一种增程式电动机汽车技术，尤其涉及一种具有涡轴发动机的增程式电动汽车。
背景技术
现代汽车的整体实用新型中，主要有传统活塞式发动机为动力源的实用新型，纯电动，插电式使用电动机作为驱动的实用新型，混合动力(hybrid)，既有传统活塞发动机又有电动机，两套完整系统的实用新型。混合动力汽车的实用新型，主要是用活塞式发动机提供能量来对电池进行充电，再由电动机驱动。而増程式电动车，是不使用发动机直接输出的动能的，而是首先把动能全部转化为电能，再提供给电机使用。现有的增程式电动车，都是以活塞式发动机作为充电机使用，而混合动力汽车(hybrid)，同样是以活塞式发动机作为充电机来实现増程过程。活塞式发动机的热效率与燃气轮机的热效率有着巨大的差异，因此，使用燃气轮机作为增程式电动车的发电机，拥有广阔的应用前景。
但是目前的增程式电动车采用传统的内燃机作为动力，发动机结构体积庞大，使得增程式电动车动力系统的整体效率低下。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有涡轴发动机的增程式电动汽车，在该电动汽车完全发挥涡轴发动机的优势，并与电池电控系统一起，形成了高效、稳定、环保的系统实用新型方案。
本实用新型的技术方案是：一种具有涡轴发动机的增程式电动汽车，包括涡轴发动机电池控制器，涡轴发动机控制器，储气罐，电池组，电池热能管理系统，电池散热器，其特征在于：
涡轴发动机的动力输轴与发电机的转轴相连，带动发电机进行发电，发电机将电力存储在电池组中，电池组分别与电池控制器和驱动电机相连，电池控制器用于对电池输出功率的调节和控制；电池热能管理系统设置在电池组和涡轴发动机之间；
电池组设置在车辆底盘的中间位置，电池组后方布置有涡轴发动机；涡轴发动机的两侧分别设置电池控制器和涡轴发动机控制器；
两个电池散热器分别设置在车辆前方车灯的下方，电池散热器的冷风通道直接通向电池组；
储气罐布置在车辆的底盘后部，通过输气管路实现对涡轴发动机燃气的供给。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型所述增程式电动车与现有技术相比，提供电能的发电机组是从未有过的高效率带回热装置的微型燃气轮机，通过创新与优化，使得本实用新型的动力系统具有高功重比，低功耗，低排放，低噪音震动，易于维护寿命长的特性。
(2)燃气轮机还具有功率密度极大，启动速度快和运转平顺噪音低的优势。在一般情况下，同等功率的燃气轮机体积只有活塞式发动机的四分之一到五分之一，这是由燃气轮机本身所具有的连续热力学循环本质所决定的。
(3)以往的增程式电动机中，使用的发电机组是活塞式内燃机，受制于活塞发动机的做工方式，损失了大量的活塞动能，发动机运行温度高，散热导致大量内能耗散等，导致总体热效率只有10％—30％，而涡轮轴发动机多用于直升机，坦克，或火力发电站等，其热效率甚至可达到30％—60％。因此，选择涡轴发动机作为电动车的发电装置无疑拥有极大优势。
(4)本实用新型所述燃气轮机增程式电动车，用更小的发电机组，更轻的重量，发起了车辆实用新型新的布局革命，同时更大的功率保证了增程式电动车可以使用更少量的电池来满足日常的需求，因此，可以扭转以往发电机组和电池带来的空间实用新型瓶颈，发挥更大的实用新型自由度，提升车辆的可用空间。
(6)本实用新型所述的涡轴发动机，由于使用了悬浮转子，无论转速如何升高，由于转子跟发动机本体不存在任何接触，完全回避了高速转子的润滑问题，故本发动机的寿命也远大于传统燃气轮机。
(7)本实用新型的另一巨大优势，就是完全不需要使用尾气处理系统。在涡轴发动机的整个燃烧过程中，四冲程活塞式发动机的燃烧过程被连续的、不间断的涡轴燃烧室所替代，燃烧过程是没有间断的。同样，燃烧室具有一定的长度，整个燃烧室可以提供足够长的时间共给燃油充分的燃烧，且氧气充足，足够整个氧化反应完全进行。因此，涡轴发动机的燃烧排放产物结构是大大优于传统活塞式发动机的，大约相当于欧五标准的1/10-1/20。同时也避免了活塞式发动机的一整套尾气处理系统，更无需维护和保养尾气处理系统。因而，也规避了因车辆尾气处理系统失效二造成的环 境污染，真正做到了从根源上改善排放，提高环保性能。
附图说明
图1是涡轴发动机的增程式电动汽车的总体布置图；
图2是热能回收和空气加热器示意图。
其中：1-涡轴发动机，2-电池控制器，3-涡轴发动机控制器，4-储气罐，5-电池组，6-电池热能管理系统，7-电池散热器，8-驱动电机，9-发电机。10-热能回收装置，11-热能输送管，12-压缩空气加热器。
具体实施方式
下将结合附图1-2对本实用新型进行详细说明。
如图1所示，本实用新型提供了一种具有涡轴发动机的增程式电动汽车，该动力系统包括；涡轴发动机1，电池控制器2，涡轴发动机控制器3，储气罐4，电池组5，电池热能管理系统6，电池散热器7，其中，涡轴发动机1的动力输轴与发电机9的转轴相连，带动发电机9进行发电，发电机9将电力存储在电池组5中，电池组5分别与电池控制器2和驱动电机8相连，电池控制器2用于对电池输出功率的调节和控制。
驱动电机8在中央控制器的控制下，实现转速的变化，进而实现对一种增程式电动车的驱动。
电池组5设置在车辆底盘的中间位置，电池组后方布置有涡轴发动机1，车辆底盘前方设置涡轴发动机控制器3，底盘中间储气罐上方设置电池控制器2。
电池组频繁充电的过程中会产生的大量的热，因此，本实用新型还设置了电池散热器7，两个电池散热器7分别设置在电池侧后方，电池散热器7的冷风通道直接通向电池组5，利用车辆行驶过程中的冷风，对电池组进行实时的冷却降温。冷风通过电池散热器进入冷风管，通向电池组上方的散热风扇，冷风顺着风扇的扇叶走向一圈圈冷却电池组。
驱动电机8分别设置在车辆前轮的驱动轴上，驱动电机的转动轴直接与前轮的驱动轴相连；
电池热能管理系统6设置在电池组5和涡轴发动机1之间，用于实时监控电池组5的过热情况，如果电池组单位时间的发热量超过预先设定的安全阈值，电池热能管理系统将启动自动保护系统，从而终止涡轴发动机1对电池组5的充电。
储气罐4布置在车辆的底盘后部，通过输气管路实现对涡轴发动机燃气的供给。
如图2所示，为了提高整个车辆的热能利用效率，本实用新型所述的增程式电动车还包括了热能回收利用装置。该热能回收利用装置具体包括热能回收装置，热能输送管和压缩空气加热器。其中，热能回收装置为翅片式换热器，翅片式换热器吸收止涡轴发动机1燃烧后产生的热量，利用热能输送管中循环的冷却介质将热量提供压缩空气加热器，压缩空气加热器可以对进入止涡轴发动机1的空气进行加热，从而改善涡轴发动机1的燃烧性能。
此外，本实用新型中采用了涡轴发动机转子的悬浮旋转方式。以往的燃气轮，由于转子依然与内函道存在接触面，因此，转子的润滑问题需要得到解决，特别是大功重比的超高转速燃气轮机，相对高的转速带来了巨大的离心力，将润滑剂甩离转子，造成润滑不充分，转子接触点温度上升，工况恶化，严重影响燃气轮机的使用寿命。
在本实用新型中，发电机组主要提供整车的电力，能量流向有两条途径，分别为电池组和电动机组。这就意味着，涡轴发动机可以单独给电池组充电，不供应电动机组电能；发电机或者按照电控比例(中央控制电路运算控制)，同时把额定功率的电能输送给电动机组和电池组；甚至在电池组完全没有电能储备，有要求最大功率使用电机的情况下，发电机组可以完全将所有电能提供给电机组使用，暂时不进行电池充电，以保障最强动力性能。因此，本实用新型所示的增程式电动车分为一下几种工作模式：
1.静止充电模式，在电动机不工作，车辆停止的状态下，通过中央控制电路让发电机组对电池组进行缓冲电或快充电(取决于使用者的需求)。
2.行进充电模式，电动机标准功率工作，发电机组对电池组供电，当电动机超高功率工作，发电机组和电池组同时对电动机供电，瞬间爆发极高整车性能。
3.电池耗尽，但要求高性能行驶(高速公路路况)，发电机组30-60kw大功率驱动电动机，提供150-160km/h行驶速度，不对电池组充电，待行驶状况能量消耗降低，车辆自动转入工作模式2，车辆停止后，自动转入工作模式。
尽管参考附图详细地公开了本，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本的应用。本的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本保护范围和精神的情况下针对所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (2)

1.一种具有涡轴发动机的增程式电动汽车，包括涡轴发动机(1)，电池控制器(2)，涡轴发动机控制器(3)，储气罐(4)，电池组(5)，电池热能管理系统(6)，电池散热器(7)，其特征在于：
涡轴发动机(1)的动力输轴与发电机的转轴相连，带动发电机进行发电，发电机将电力存储在电池组(5)中，电池组分别与电池控制器(2)和驱动电机(8)相连，电池控制器(2)用于对电池输出功率的调节和控制；电池热能管理系统(6)设置在电池组(5)和涡轴发动机(1)之间；
电池组(5)设置在车辆底盘的中间位置，电池组后方布置有涡轴发动机(1)；涡轴发动机(1)的两侧分别设置电池控制器(2)和涡轴发动机控制器(3)；
两个电池散热器(7)分别设置在车辆电池组(5)侧后方，电池散热器(7)的冷风通道直接通向电池组(5)；
储气罐(4)布置在车辆的底盘后部，通过输气管路实现对涡轴发动机燃气的供给。
2.根据权利要求1所述的一种具有涡轴发动机的增程式电动汽车，其特征在于：驱动电机(8)分别设置在车辆前后轮的驱动轴上，驱动电机的转动轴直接与前后轮的驱动轴相连。
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