CN2521084Y - 一种多能源混合驱动式电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种多能源混合驱动式电动汽车，适用于城市公交客车。它包括车身和底盘，在底盘的前部安装有控制系统，底盘中间有多能源的气罐/油箱，底盘中部有高性能电池组，底盘后部有内燃机、油冷式电动机/发电机和油冷式电动机和多功能动力组合分配箱，气动离合器和气动变速箱，使其构成三轴式混合动力驱动系统；该车采用多种燃料的内燃机和电动机/发电机、电动机和动力混合驱动，可根据城市特定环境，自动地选择驱动模式运行，采用超低排放内燃机、《零排放》模式起步、行驶，并可自行充电免去路旁充电设备。该电动汽车有效地降低有害气体的排放，合理利用能源，使燃料经济效益提高100％，其中内燃机的燃料效率可以提高80％，减速时回收能源为20％。在市区达到“零排放”的环保标准。

Description

一种多能源混合驱动式电动汽车

技术领域

本实用新型涉及的是一种多能源混合驱动式电动汽车，它是一种多能源节能、低排放环保型、混合驱动式电动汽车，属于城市公路交通客车。

背景技术

随着我国城市建设高速发展，公路上的汽车迅速增多，它带给城市的带来交通拥挤，尤其是车辆尾气的大量排放，使城市的环境污染越来越严重。为了保护人类生存的美好环境、合理使用能源，对城市车辆的尾气排放必须严加限定，因此发展节能《零排放》的环保公交客车是当务之际。

发明内容

本实用新型目的是提供一种多能源混合驱动式电动汽车，能够实现多能源节能，超低排放环保型、混合驱动式的电动汽车。它采用多种燃料的内燃机和油冷式电动机/发电机、油冷式电动机和动力混合驱动系统。该车可根据城市特定环境，自动地选择内燃机或电动机驱动模式运行，即可选用单独驱动车辆行驶，该车采用超低排放内燃机、可以《零排放》起步、行驶，并可自行充电免去路旁充电设备。该电动汽车显著地降低有害气体的排放，合理利用能源。在市区可达到“零排放”的环保标准。

本实用新型目的是这样实现的；

一种多能源混合驱动式电动汽车，包括车身和底盘，其特征在于底盘的前部安装有控制系统，底盘的中间安装有能源气罐/油箱，底盘中部左、右两侧安装有高性能电池组，底盘后部安装有内燃机、油冷式电动机/发电机、油冷式电动机以及多功能动力组合分配箱和多动力驱动总成、气动离合器和气动变速箱，使其构成三轴式混合动力驱动系统；在车身顶部装有纳米材料制成的太阳能极板。

三轴式混合动力驱动系统包括有内燃机，油冷式电动机/发电机、油冷式电动机以及动力总成组成串联、并联或混合式动力驱动系统。它是在多功能动力组合分配箱内设置的内燃机输入轴，电动机/发电机输入/输出轴，电动机输出轴，而在内燃机和发电机/电动机以及电动机的轴上均有传动齿轮，经位置传感器拔动气缸里活塞推动推拉杆的拔叉，与中间轴上双联滑动齿轮相互啮合以及电动机上的输入轴齿轮与中间轴传动齿轮啮合，实现电动机和电动机/发电机并联组合、电动机和内燃机串联组合、内燃机和发电机/电动机及电动机并、串联混合的驱动方式。

在多功能动力组合分配器内，电动机/发电机轴上的双联齿轮与中间轴双联滑动齿轮啮合，同时电动机轴上输出齿轮与中间轴传动齿轮啮合实现电动机和电动机/发电机的动力并联叠加组合。

或是在多功能动力组合分配器内，内燃机输出轴上的齿轮与中间轴双联滑动齿轮啮合，同时和电动机上的输入轴齿轮与中间轴传动齿轮啮合共同实现电动机和内燃机串联驱动组合。

或者是在多功能动力组合分配器内，内燃机轴上的齿轮与中间轴上的双联滑动齿轮啮合并与电动机/发电机输出轴上双联齿轮啮合，同时电动机轴上的输出齿轮与中间轴上的传动齿轮啮合实现内燃机、电动机，电动机/发电机三种动力叠加组成的混合驱动。

油冷式电动机是在电动机或电动机/发电机的转子轴上设置有二个空心通道，并在转子绕组的导电材料铸造中加入空心管道，定子上增加空心管道，使转子和导电材料及定子管道与多功能组合分配箱的润滑油联通，给内燃机、电动机/发电机、电动机的齿轮润滑。

在电池箱上部加装有耳型搬运把手，可方便地搬运电池。电池箱和电池箱的并列组合形成电池通风管道，使空调机的冷气流过通气管道通向冷气管道吹向电池腔，对电池通风、降温；在电池箱下方还加装有橡胶减振材料。

附图说明

图1-为本实用新型整体车型的外观示意图；

图2-为本实用新型的底盘结构示意图；

图3-为三轴式混合驱动系统的结构示意图；

图4-为电动机与电动机/发电机并联式驱动结构示意图；

图5-为内燃机与电动机串联式驱结构示意图；

图6-为内燃机、电动机、发电机/电动机混合式结构驱动示意图；

图7-为油冷式电动机的冷却系统的结构示意图；

图8-为高性能电池箱组合结构示意图；

图9-为气动变速箱的换档结构示意图。

实施例说明

一种多能源混合驱动式电动汽车，包括有车身、底盘100(包括有大梁)。在车身顶部装有纳米材料制成的太阳能极板21，可通过电路-转换系统给电池组4补充能源。在电池组4的进口处装有通气管道19和通向电池组特有的冷气管道20，利用车厢空调机的冷气流过通气管道19通向冷气管道20吹向电池腔，对电池组起着通风、降温的作用(见图1)。

底盘100(包括大梁)是在实现该车多功能性能的主要部件。在底盘100上部署有：内燃机1、多功能动力组合分配箱2、气动变速箱3、环保高性能电池组4、无声压缩机泵5、能源气罐/油罐6、转向机构7、电动助力转向电机8、电子变频调速独立空调9、燃油箱10、低噪声高速后桥11、大扭矩传动轴12、油冷式电动机13、数码控制器14、中央控制单元15、空调、数码控制器16、油冷式电动机/发电机17、高低压转换器18。在底盘的前部安装有控制系统，包括有转向机构7、电动助力转向电机8等。在底盘的大梁中间安装有多能源的气罐/油箱6，底盘中部大梁左、右两侧安装有高性能电池组4，底盘的尾部安装有内燃机1、油冷式电动机/发电机17和油冷式电动机13以及多功能动力组合分配箱2、多动力驱动总成、气动离合器48和气动变速箱3构成三轴式并联、串联及混合式动力驱动系统(见图2)。

三轴式并、串及混合动力驱动系统是由内动机1、油冷式电动机/发电机17、油冷式电动机13经位置传感器28拔动多功能气缸内的活塞51推动推拉杆的拔叉25，选择使内燃机输出齿轮27与中间轴上双联滑动齿轮26、24啮合、或使电动机/发电机17轴上的输出轴上的双联齿轮30、31与中间轴上的双联滑动齿轮24啮合，油冷式电动机输出轴上的齿轮32与中间轴上的传动齿啮23啮合驱动车辆行驶(见图3)。

多功能动力组合分配箱2的通过选择与中轴上的双联滑动齿轮26、24的不同啮合，实现三轴并联式、串联式和并、串混合式多种动力驱动模式。

三轴式并联驱动是这样的：当车辆起步或在市区低速行驶时，油冷式电动机/发电机17轴上的输出轴上的双联齿轮30、31，由气动缸的活塞51推动推拉杆拔叉25与中间轴上的双联滑动齿轮24啮合。同时，油冷式电动机13轴上输出齿轮32与中间轴上的传动齿啮23啮合，经中央控制单元15发出指令关闭内燃机1，电池组4提供电动机(电动机I和电动机II)的能源，由控制器14把电动机13和电动机/发电机17(这时指电动机II在行使)并列叠加在一起，经气动离合器48传到气动变速箱3，大扭矩传动轴12，直传动到后桥11共同驱动车辆前进。这时内燃机1以自动关闭，节约燃料和减少废气排放，发挥电动机13的特长—低转速高扭矩，使车辆平稳运行，工况可达“零”排放标准(见图4)。

三轴式串联驱动是这样的：车辆在稳定行驶中，有中央控制单元15发出指令，经气缸内的活塞51推动气动拔叉25推动中间轴上的双联滑动齿轮24与内燃机1的输出齿轮27啮合拖动内燃机1起动。这时，内燃机1的动力分为二路，一路经内燃机输出齿轮27啮合中间轴双联滑动齿轮24，再啮合电动机17的输入齿轮30、31来带动电动机/发电机17发电(这时，电动机变成发电机--附图5中显示的方向箭头表示发电机工作)，由发电机17发出的电经数码控制器14的逆变器转换，一部分直接输送到电动机13作驱动能源，另一部分经转换成直流电输送到电池组4储存起来。

内燃机1的另一路动力，经齿轮27与中间轴的双联滑动齿轮24啮合的动力，经中央控制单元15将与电动机13的动力由齿轮32和中间轴传动齿轮23啮合的动力串在一起，共同经气动离合器48传到气动变速箱3，大扭矩传动轴12，传到后桥11来驱动车辆行驶。这时，内燃机低油耗高扭矩范围运转，可达到最好的燃料消耗，工况为“超低”排放标准(见图5)。

三轴式并、串混联驱动是这样的：当车辆起步时，电动机13轴上齿轮32与中间轴上的传动齿轮23啮合，同时电动机/发电机的输出轴上的双联齿轮30、31与中间轴上的双联滑动齿轮24啮合，经中央控制单元15发出指令给数码、控制器14由电池组4提供能源，使二种动力即电动机13和电动机/发电机17的动力并列叠加起来推动车辆前进。在车辆稳定行驶中，由中央控制单元15发出指令，由气缸内的活塞51推动推动杆的拔叉25推动中间轴上的双联滑动齿轮24与内燃机1的输出齿轮27啮合起动内燃机1工作。这时内燃机1的动力，由输出齿轮27与中间轴双联滑动齿轮24啮合，发电机/电动机17轴上的齿轮30带动发电机17发电。此时，驱动动力有内燃机1、电动机13串联一起共同推动车辆行驶。当车辆需要爬坡加速时，由中央控制单元15发出指令经数码控制器14控制，使油冷式电动机/发电机17停止发电变成电动机，由电池组4提供能源；由内燃机1、电动机13、电动机/发电机17三种动力经内燃机1的输出齿轮27与中间轴双联滑动齿轮24啮合，电动机/发电机17的输出齿轮30、31啮合中间轴双联滑动齿轮24；同时电动机13输出轴齿轮32与中间轴传动齿轮23啮合，使三种动力共同并、串联混合，动力经气动离合器48、气动变速箱3、大扭矩传动轴12实现三种动力共同并联、串联混合式共同驱动车辆行驶。这种混合驱动可使燃料经济效益提高100％。其中内燃机的燃料效率(含发电)可以提高80％，刹车减速时回收的能量可达到20％。(见图6)

为降低电动机本身转子、定子在空隙磁场中旋转所产生的温升以及减少自身体积，减轻自身重量，提高电动机工作效率，本实用新型采用油冷式电动机结构。

具体结构是这样实现的；在原电动机的转子轴上采用激光打孔工艺，打成二个空心直径通道39、40并在转子绕组的铝导电材料铸造中加入空心管道33，使它经空心油管输出或输入39、40和多功能动力组合分配箱2里的齿轮油路向通，并联结定子34上的进入管道36，经控制器的油路通道37流到多功能动力组合分配箱2中，电动机旋转时带动输出轴上的齿轮41高速旋转，把多功能动力组合分配箱里的齿轮由冷却油不断流动，使转子、定子及控制器里的温度下降，以满足变速下额定负载及过载运行要求，保证电机稳定工作(见图7)。

为解决车辆行驶中电池与地面的振动所带来的电池极柱连结不牢问题，增强电池箱的强度和方便搬运。在电池箱4的上部前、后安装有对称耳形搬运把手43。在电池组的连接安装时，可使电池4与电池4之间形成通风腔，利用空调机的冷气流过通气管道19通向电池冷气管道20，给电池腔通风、降温。为改变原来电池极柱凸出箱外，解决电池极柱正、负极断路的安全问题，现改为电池极柱凹进电池箱。车辆运行中由于道路凹凸不平，所带来的振动使电池极柱与电池极柱的连线松动，现改为电池箱下方加装四块橡胶减振材料，减少电池的震动并增强电池与电池之间极柱牢固连联(见图8)。

原机械式变速箱操作中，变换档位距离远操作不便。现改为采用经电磁阀控制气缸推动活塞运动完成换档。

具体采用的是利用气缸推杆原理：在驱动离合器48的气缸内设有活塞54，活塞连接分离杆50又联动离合器总成49。它是利用电磁阀(图中未表示)控制离合器气缸活塞54经分离杆50推动离合器总成49来完成变速箱的轴与内燃机1分离。同时，在气动变速箱3内设有气动活塞46，活塞46联接推动杆47由此拨动拔叉48，换档是由气动变速箱3内气动活塞46联接推动杆47前后运动，实现拔叉48换档功能(见图9)。

本实用新型具有如下优点：

它是采用以电动机、电动机/发电机为主，内燃机为辅的驱动动力，以“零排放”为标准可以选择(油、压缩天然气、电)多燃料的混合式电动汽车。在起步或市区低速行驶，采用电动与电动并联动力系统。此时内燃机关闭，以节约燃料的少废气排放。无噪音污染，可达到零排放IEVV标准(零污染车)。

在城郊区或公路行驶，汽车处于均速行驶的工况。采用小功能内燃机在最高效率的转速范围，可获得良好的燃料经济性和相当低废气排放。当内燃机带动发电机发电，可通过电流直接驱动电动机工作，提高了能量效率。在电机不需要大电流工作时，一部分电能经逆变器变成直流，送到电池组储存。该系统由内燃机提供一次动力，可以实现内燃机和电动机两种串联驱动模式。可达到ULVV(低污染车的要求)，同时可以利用内燃机富裕的能量，使发电机/电动机发电向电池组充电。这种自行充电功能不用路旁设置的充电站，节约了基础设备的投入，便利市场推广。

该车的多功能动力组合分配箱通过不同的动力组合，可使电动机、内燃机、电动机/发电机三种动力系统并、串及混合驱动或单独动力使用。当车辆满载或爬坡需要大功率时，三种驱动动力总成同时混合驱动车辆行驶，以达到合理利用能源，使燃料经济效益提高100％，其中内燃机的燃料效率(含发电)可以提高80％，减速时回收的能量达20％，大大地节约了燃料。

Claims (10)

1、一种多能源混合驱动式电动汽车，包括车身和底盘，其特征在于底盘的前部安装有控制系统，底盘中间安装有气罐/油箱，底盘中部的左、右两侧安装有高性能电池组，底盘后部安装有内燃机、油冷式电动机/发电机和油冷式动机以及多功能动力组合分配箱、多动力驱动总成、气动离合器和气动变速箱，使其构成三轴式混合动力驱动系统。

2、根据权利要求1所述一种多能源混合驱动式电动汽车，其特征在于多功能动力组合分配器内装有内燃机动力输出轴，电动机/发电机输出/输入轴和电动机输出轴，每一轴上安装有传动齿轮，经位置传感器拔动气缸里活塞推动推拉杆的拔叉，使中轴上的双联滑动齿轮相互啮合以及电动机上的输入轴齿轮与中间轴传动齿轮啮合，形成电动机和电动机/发电机并联组合、电动机和内燃机串联组合、内燃机和发电机/电动机及电动机并、串联混合驱动方式。

3、根据权利要求2所述一种多能源混合驱动式电动汽车，其特征在于由多功能动力组合分配器内的电动机/发电机轴上的齿轮与中间轴双联滑动齿轮啮合，同时电动机轴上输出齿轮与中间轴传动齿轮啮合组合成电动机和电动机/发电机的动力并联叠加。

4、根据权利要求2所述一种多能源混合驱动式电动汽车，其特征在于由多功能动力组合分配器内的内燃机输出轴上的齿轮与中间轴的双联滑动齿轮啮合，同时和电动机上的输入轴齿轮与中间轴传动齿轮啮合共同构成电动机和内燃机串联驱动组合。

5、根据权利要求2所述一种多能源混合驱动式电动汽车，其特征在于多功能动力组合分配器内的内燃机轴上的齿轮与中间轴上的双联滑动齿轮再与中间轴上的双联滑动齿轮和电动机/发电机输出轴上的双联齿轮啮合，同时电动机轴上的输出齿轮与中间轴止的传动齿轮啮合，使内燃机、电动机，电动机/发电机三种动力叠加组成混合驱动。

6、根据权利要求1所述一种多能源混合驱动式电动汽车，其特征在于油冷电动机是在电动机转子轴上装有二个空心管通，并在转子绕组的导电材料铸造中加入空心管，在定子上增加有空心管道，使转子和导电材料及定子管道和多功能组合分配箱里联通润滑油，

7、根据权利要求1所述一种多能源混合驱动式电动汽车，其特征在于电池箱上部设有耳型搬动把手，电池箱和电池箱的并列组合形成电池腔，空调机的冷气流过通气管道通向电池通风管道吹向电池腔，在电池底部加装有橡胶减振材料。

8、根据权利要求1所述一种多能源混合驱动式电动汽车，其特征在于离合器的气缸内设有活塞，活塞连接分离杆联动离合器总成。

9、根据权利要求1所述一种多能源混合驱动式电动汽车，其特征在于气动变速箱内设有气动活塞，活塞联接推动杆拨动拔叉。

10、根据权利要求1所述一种多能源混合驱动式电动汽车，其特征在于在车身顶部装有纳米材料制成的太阳能极板。

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