專利名稱：一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，它是一種多能源節(jié)能、低排放環(huán)保型、混合驅(qū)動式電動汽車，屬于城市公路交通客車。
本實用新型目的是這樣實現(xiàn)的；一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，包括車身和底盤，其特征在于底盤的前部安裝有控制系統(tǒng)，底盤的中間安裝有能源氣罐/油箱，底盤中部左、右兩側(cè)安裝有高性能電池組，底盤后部安裝有內(nèi)燃機、油冷式電動機/發(fā)電機、油冷式電動機以及多功能動力組合分配箱和多動力驅(qū)動總成、氣動離合器和氣動變速箱，使其構成三軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)；在車身頂部裝有納米材料制成的太陽能極板。
三軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)包括有內(nèi)燃機，油冷式電動機/發(fā)電機、油冷式電動機以及動力總成組成串聯(lián)、并聯(lián)或混合式動力驅(qū)動系統(tǒng)。它是在多功能動力組合分配箱內(nèi)設置的內(nèi)燃機輸入軸，電動機/發(fā)電機輸入/輸出軸，電動機輸出軸，而在內(nèi)燃機和發(fā)電機/電動機以及電動機的軸上均有傳動齒輪，經(jīng)位置傳感器拔動氣缸里活塞推動推拉桿的拔叉，與中間軸上雙聯(lián)滑動齒輪相互嚙合以及電動機上的輸入軸齒輪與中間軸傳動齒輪嚙合，實現(xiàn)電動機和電動機/發(fā)電機并聯(lián)組合、電動機和內(nèi)燃機串聯(lián)組合、內(nèi)燃機和發(fā)電機/電動機及電動機并、串聯(lián)混合的驅(qū)動方式。
在多功能動力組合分配器內(nèi)，電動機/發(fā)電機軸上的雙聯(lián)齒輪與中間軸雙聯(lián)滑動齒輪嚙合，同時電動機軸上輸出齒輪與中間軸傳動齒輪嚙合實現(xiàn)電動機和電動機/發(fā)電機的動力并聯(lián)疊加組合。
或是在多功能動力組合分配器內(nèi)，內(nèi)燃機輸出軸上的齒輪與中間軸雙聯(lián)滑動齒輪嚙合，同時和電動機上的輸入軸齒輪與中間軸傳動齒輪嚙合共同實現(xiàn)電動機和內(nèi)燃機串聯(lián)驅(qū)動組合。
或者是在多功能動力組合分配器內(nèi)，內(nèi)燃機軸上的齒輪與中間軸上的雙聯(lián)滑動齒輪嚙合并與電動機/發(fā)電機輸出軸上雙聯(lián)齒輪嚙合，同時電動機軸上的輸出齒輪與中間軸上的傳動齒輪嚙合實現(xiàn)內(nèi)燃機、電動機，電動機/發(fā)電機三種動力疊加組成的混合驅(qū)動。
油冷式電動機是在電動機或電動機/發(fā)電機的轉(zhuǎn)子軸上設置有二個空心通道，并在轉(zhuǎn)子繞組的導電材料鑄造中加入空心管道，定子上增加空心管道，使轉(zhuǎn)子和導電材料及定子管道與多功能組合分配箱的潤滑油聯(lián)通，給內(nèi)燃機、電動機/發(fā)電機、電動機的齒輪潤滑。
在電池箱上部加裝有耳型搬運把手，可方便地搬運電池。電池箱和電池箱的并列組合形成電池通風管道，使空調(diào)機的冷氣流過通氣管道通向冷氣管道吹向電池腔，對電池通風、降溫；在電池箱下方還加裝有橡膠減振材料。
圖2-為本實用新型的底盤結構示意圖；圖3-為三軸式混合驅(qū)動系統(tǒng)的結構示意圖；圖4-為電動機與電動機/發(fā)電機并聯(lián)式驅(qū)動結構示意圖；圖5-為內(nèi)燃機與電動機串聯(lián)式驅(qū)結構示意圖；圖6-為內(nèi)燃機、電動機、發(fā)電機/電動機混合式結構驅(qū)動示意圖；圖7-為油冷式電動機的冷卻系統(tǒng)的結構示意圖；圖8-為高性能電池箱組合結構示意圖；圖9-為氣動變速箱的換檔結構示意圖。
底盤100(包括大梁)是在實現(xiàn)該車多功能性能的主要部件。在底盤100上部署有內(nèi)燃機1、多功能動力組合分配箱2、氣動變速箱3、環(huán)保高性能電池組4、無聲壓縮機泵5、能源氣罐/油罐6、轉(zhuǎn)向機構7、電動助力轉(zhuǎn)向電機8、電子變頻調(diào)速獨立空調(diào)9、燃油箱10、低噪聲高速后橋11、大扭矩傳動軸12、油冷式電動機13、數(shù)碼控制器14、中央控制單元15、空調(diào)、數(shù)碼控制器16、油冷式電動機/發(fā)電機17、高低壓轉(zhuǎn)換器18。在底盤的前部安裝有控制系統(tǒng)，包括有轉(zhuǎn)向機構7、電動助力轉(zhuǎn)向電機8等。在底盤的大梁中間安裝有多能源的氣罐/油箱6，底盤中部大梁左、右兩側(cè)安裝有高性能電池組4，底盤的尾部安裝有內(nèi)燃機1、油冷式電動機/發(fā)電機17和油冷式電動機13以及多功能動力組合分配箱2、多動力驅(qū)動總成、氣動離合器48和氣動變速箱3構成三軸式并聯(lián)、串聯(lián)及混合式動力驅(qū)動系統(tǒng)(見圖2)。
三軸式并、串及混合動力驅(qū)動系統(tǒng)是由內(nèi)動機1、油冷式電動機/發(fā)電機17、油冷式電動機13經(jīng)位置傳感器28拔動多功能氣缸內(nèi)的活塞51推動推拉桿的拔叉25，選擇使內(nèi)燃機輸出齒輪27與中間軸上雙聯(lián)滑動齒輪26、24嚙合、或使電動機/發(fā)電機17軸上的輸出軸上的雙聯(lián)齒輪30、31與中間軸上的雙聯(lián)滑動齒輪24嚙合，油冷式電動機輸出軸上的齒輪32與中間軸上的傳動齒嚙23嚙合驅(qū)動車輛行駛(見圖3)。
多功能動力組合分配箱2的通過選擇與中軸上的雙聯(lián)滑動齒輪26、24的不同嚙合，實現(xiàn)三軸并聯(lián)式、串聯(lián)式和并、串混合式多種動力驅(qū)動模式。
三軸式并聯(lián)驅(qū)動是這樣的當車輛起步或在市區(qū)低速行駛時，油冷式電動機/發(fā)電機17軸上的輸出軸上的雙聯(lián)齒輪30、31，由氣動缸的活塞51推動推拉桿拔叉25與中間軸上的雙聯(lián)滑動齒輪24嚙合。同時，油冷式電動機13軸上輸出齒輪32與中間軸上的傳動齒嚙23嚙合，經(jīng)中央控制單元15發(fā)出指令關閉內(nèi)燃機1，電池組4提供電動機(電動機I和電動機II)的能源，由控制器14把電動機13和電動機/發(fā)電機17(這時指電動機II在行使)并列疊加在一起，經(jīng)氣動離合器48傳到氣動變速箱3，大扭矩傳動軸12，直傳動到后橋11共同驅(qū)動車輛前進。這時內(nèi)燃機1以自動關閉，節(jié)約燃料和減少廢氣排放，發(fā)揮電動機13的特長—低轉(zhuǎn)速高扭矩，使車輛平穩(wěn)運行，工況可達“零”排放標準(見圖4)。
三軸式串聯(lián)驅(qū)動是這樣的車輛在穩(wěn)定行駛中，有中央控制單元15發(fā)出指令，經(jīng)氣缸內(nèi)的活塞51推動氣動拔叉25推動中間軸上的雙聯(lián)滑動齒輪24與內(nèi)燃機1的輸出齒輪27嚙合拖動內(nèi)燃機1起動。這時，內(nèi)燃機1的動力分為二路，一路經(jīng)內(nèi)燃機輸出齒輪27嚙合中間軸雙聯(lián)滑動齒輪24，再嚙合電動機17的輸入齒輪30、31來帶動電動機/發(fā)電機17發(fā)電(這時，電動機變成發(fā)電機--附圖
5中顯示的方向箭頭表示發(fā)電機工作)，由發(fā)電機17發(fā)出的電經(jīng)數(shù)碼控制器14的逆變器轉(zhuǎn)換，一部分直接輸送到電動機13作驅(qū)動能源，另一部分經(jīng)轉(zhuǎn)換成直流電輸送到電池組4儲存起來。
內(nèi)燃機1的另一路動力，經(jīng)齒輪27與中間軸的雙聯(lián)滑動齒輪24嚙合的動力，經(jīng)中央控制單元15將與電動機13的動力由齒輪32和中間軸傳動齒輪23嚙合的動力串在一起，共同經(jīng)氣動離合器48傳到氣動變速箱3，大扭矩傳動軸12，傳到后橋11來驅(qū)動車輛行駛。這時，內(nèi)燃機低油耗高扭矩范圍運轉(zhuǎn)，可達到最好的燃料消耗，工況為“超低”排放標準(見圖5)。
三軸式并、串混聯(lián)驅(qū)動是這樣的當車輛起步時，電動機13軸上齒輪32與中間軸上的傳動齒輪23嚙合，同時電動機/發(fā)電機的輸出軸上的雙聯(lián)齒輪30、31與中間軸上的雙聯(lián)滑動齒輪24嚙合，經(jīng)中央控制單元15發(fā)出指令給數(shù)碼、控制器14由電池組4提供能源，使二種動力即電動機13和電動機/發(fā)電機17的動力并列疊加起來推動車輛前進。在車輛穩(wěn)定行駛中，由中央控制單元15發(fā)出指令，由氣缸內(nèi)的活塞51推動推動桿的拔叉25推動中間軸上的雙聯(lián)滑動齒輪24與內(nèi)燃機1的輸出齒輪27嚙合起動內(nèi)燃機1工作。這時內(nèi)燃機1的動力，由輸出齒輪27與中間軸雙聯(lián)滑動齒輪24嚙合，發(fā)電機/電動機17軸上的齒輪30帶動發(fā)電機17發(fā)電。此時，驅(qū)動動力有內(nèi)燃機1、電動機13串聯(lián)一起共同推動車輛行駛。當車輛需要爬坡加速時，由中央控制單元15發(fā)出指令經(jīng)數(shù)碼控制器14控制，使油冷式電動機/發(fā)電機17停止發(fā)電變成電動機，由電池組4提供能源；由內(nèi)燃機1、電動機13、電動機/發(fā)電機17三種動力經(jīng)內(nèi)燃機1的輸出齒輪27與中間軸雙聯(lián)滑動齒輪24嚙合，電動機/發(fā)電機17的輸出齒輪30、31嚙合中間軸雙聯(lián)滑動齒輪24；同時電動機13輸出軸齒輪32與中間軸傳動齒輪23嚙合，使三種動力共同并、串聯(lián)混合，動力經(jīng)氣動離合器48、氣動變速箱3、大扭矩傳動軸12實現(xiàn)三種動力共同并聯(lián)、串聯(lián)混合式共同驅(qū)動車輛行駛。這種混合驅(qū)動可使燃料經(jīng)濟效益提高100％。其中內(nèi)燃機的燃料效率(含發(fā)電)可以提高80％，剎車減速時回收的能量可達到20％。(見圖6)為降低電動機本身轉(zhuǎn)子、定子在空隙磁場中旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的溫升以及減少自身體積，減輕自身重量，提高電動機工作效率，本實用新型采用油冷式電動機結構。
具體結構是這樣實現(xiàn)的；在原電動機的轉(zhuǎn)子軸上采用激光打孔工藝，打成二個空心直徑通道39、40并在轉(zhuǎn)子繞組的鋁導電材料鑄造中加入空心管道33，使它經(jīng)空心油管輸出或輸入39、40和多功能動力組合分配箱2里的齒輪油路向通，并聯(lián)結定子34上的進入管道36，經(jīng)控制器的油路通道37流到多功能動力組合分配箱2中，電動機旋轉(zhuǎn)時帶動輸出軸上的齒輪41高速旋轉(zhuǎn)，把多功能動力組合分配箱里的齒輪由冷卻油不斷流動，使轉(zhuǎn)子、定子及控制器里的溫度下降，以滿足變速下額定負載及過載運行要求，保證電機穩(wěn)定工作(見圖7)。
為解決車輛行駛中電池與地面的振動所帶來的電池極柱連結不牢問題，增強電池箱的強度和方便搬運。在電池箱4的上部前、后安裝有對稱耳形搬運把手43。在電池組的連接安裝時，可使電池4與電池4之間形成通風腔，利用空調(diào)機的冷氣流過通氣管道19通向電池冷氣管道20，給電池腔通風、降溫。為改變原來電池極柱凸出箱外，解決電池極柱正、負極斷路的安全問題，現(xiàn)改為電池極柱凹進電池箱。車輛運行中由于道路凹凸不平，所帶來的振動使電池極柱與電池極柱的連線松動，現(xiàn)改為電池箱下方加裝四塊橡膠減振材料，減少電池的震動并增強電池與電池之間極柱牢固連聯(lián)(見圖8)。
原機械式變速箱操作中，變換檔位距離遠操作不便?，F(xiàn)改為采用經(jīng)電磁閥控制氣缸推動活塞運動完成換檔。
具體采用的是利用氣缸推桿原理在驅(qū)動離合器48的氣缸內(nèi)設有活塞54，活塞連接分離桿50又聯(lián)動離合器總成49。它是利用電磁閥(圖中未表示)控制離合器氣缸活塞54經(jīng)分離桿50推動離合器總成49來完成變速箱的軸與內(nèi)燃機1分離。同時，在氣動變速箱3內(nèi)設有氣動活塞46，活塞46聯(lián)接推動桿47由此撥動拔叉48，換檔是由氣動變速箱3內(nèi)氣動活塞46聯(lián)接推動桿47前后運動，實現(xiàn)拔叉48換檔功能(見圖9)。
本實用新型具有如下優(yōu)點它是采用以電動機、電動機/發(fā)電機為主，內(nèi)燃機為輔的驅(qū)動動力，以“零排放”為標準可以選擇(油、壓縮天然氣、電)多燃料的混合式電動汽車。在起步或市區(qū)低速行駛，采用電動與電動并聯(lián)動力系統(tǒng)。此時內(nèi)燃機關閉，以節(jié)約燃料的少廢氣排放。無噪音污染，可達到零排放IEVV標準(零污染車)。
在城郊區(qū)或公路行駛，汽車處于均速行駛的工況。采用小功能內(nèi)燃機在最高效率的轉(zhuǎn)速范圍，可獲得良好的燃料經(jīng)濟性和相當?shù)蛷U氣排放。當內(nèi)燃機帶動發(fā)電機發(fā)電，可通過電流直接驅(qū)動電動機工作，提高了能量效率。在電機不需要大電流工作時，一部分電能經(jīng)逆變器變成直流，送到電池組儲存。該系統(tǒng)由內(nèi)燃機提供一次動力，可以實現(xiàn)內(nèi)燃機和電動機兩種串聯(lián)驅(qū)動模式?？蛇_到ULVV(低污染車的要求)，同時可以利用內(nèi)燃機富裕的能量，使發(fā)電機/電動機發(fā)電向電池組充電。這種自行充電功能不用路旁設置的充電站，節(jié)約了基礎設備的投入，便利市場推廣。
該車的多功能動力組合分配箱通過不同的動力組合，可使電動機、內(nèi)燃機、電動機/發(fā)電機三種動力系統(tǒng)并、串及混合驅(qū)動或單獨動力使用。當車輛滿載或爬坡需要大功率時，三種驅(qū)動動力總成同時混合驅(qū)動車輛行駛，以達到合理利用能源，使燃料經(jīng)濟效益提高100％，其中內(nèi)燃機的燃料效率(含發(fā)電)可以提高80％，減速時回收的能量達20％，大大地節(jié)約了燃料。
權利要求1.一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，包括車身和底盤，其特征在于底盤的前部安裝有控制系統(tǒng)，底盤中間安裝有氣罐/油箱，底盤中部的左、右兩側(cè)安裝有高性能電池組，底盤后部安裝有內(nèi)燃機、油冷式電動機/發(fā)電機和油冷式動機以及多功能動力組合分配箱、多動力驅(qū)動總成、氣動離合器和氣動變速箱，使其構成三軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)。
2.根據(jù)權利要求1所述一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，其特征在于多功能動力組合分配器內(nèi)裝有內(nèi)燃機動力輸出軸，電動機/發(fā)電機輸出/輸入軸和電動機輸出軸，每一軸上安裝有傳動齒輪，經(jīng)位置傳感器拔動氣缸里活塞推動推拉桿的拔叉，使中軸上的雙聯(lián)滑動齒輪相互嚙合以及電動機上的輸入軸齒輪與中間軸傳動齒輪嚙合，形成電動機和電動機/發(fā)電機并聯(lián)組合、電動機和內(nèi)燃機串聯(lián)組合、內(nèi)燃機和發(fā)電機/電動機及電動機并、串聯(lián)混合驅(qū)動方式。
3.根據(jù)權利要求2所述一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，其特征在于由多功能動力組合分配器內(nèi)的電動機/發(fā)電機軸上的齒輪與中間軸雙聯(lián)滑動齒輪嚙合，同時電動機軸上輸出齒輪與中間軸傳動齒輪嚙合組合成電動機和電動機/發(fā)電機的動力并聯(lián)疊加。
4.根據(jù)權利要求2所述一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，其特征在于由多功能動力組合分配器內(nèi)的內(nèi)燃機輸出軸上的齒輪與中間軸的雙聯(lián)滑動齒輪嚙合，同時和電動機上的輸入軸齒輪與中間軸傳動齒輪嚙合共同構成電動機和內(nèi)燃機串聯(lián)驅(qū)動組合。
5.根據(jù)權利要求2所述一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，其特征在于多功能動力組合分配器內(nèi)的內(nèi)燃機軸上的齒輪與中間軸上的雙聯(lián)滑動齒輪再與中間軸上的雙聯(lián)滑動齒輪和電動機/發(fā)電機輸出軸上的雙聯(lián)齒輪嚙合，同時電動機軸上的輸出齒輪與中間軸止的傳動齒輪嚙合，使內(nèi)燃機、電動機，電動機/發(fā)電機三種動力疊加組成混合驅(qū)動。
6.根據(jù)權利要求1所述一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，其特征在于油冷電動機是在電動機轉(zhuǎn)子軸上裝有二個空心管通，并在轉(zhuǎn)子繞組的導電材料鑄造中加入空心管，在定子上增加有空心管道，使轉(zhuǎn)子和導電材料及定子管道和多功能組合分配箱里聯(lián)通潤滑油，
7.根據(jù)權利要求1所述一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，其特征在于電池箱上部設有耳型搬動把手，電池箱和電池箱的并列組合形成電池腔，空調(diào)機的冷氣流過通氣管道通向電池通風管道吹向電池腔，在電池底部加裝有橡膠減振材料。
8.根據(jù)權利要求1所述一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，其特征在于離合器的氣缸內(nèi)設有活塞，活塞連接分離桿聯(lián)動離合器總成。
9.根據(jù)權利要求1所述一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，其特征在于氣動變速箱內(nèi)設有氣動活塞，活塞聯(lián)接推動桿撥動拔叉。
10.根據(jù)權利要求1所述一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，其特征在于在車身頂部裝有納米材料制成的太陽能極板。
專利摘要一種多能源混合驅(qū)動式電動汽車，適用于城市公交客車。它包括車身和底盤，在底盤的前部安裝有控制系統(tǒng)，底盤中間有多能源的氣罐/油箱，底盤中部有高性能電池組，底盤后部有內(nèi)燃機、油冷式電動機/發(fā)電機和油冷式電動機和多功能動力組合分配箱，氣動離合器和氣動變速箱，使其構成三軸式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)；該車采用多種燃料的內(nèi)燃機和電動機/發(fā)電機、電動機和動力混合驅(qū)動，可根據(jù)城市特定環(huán)境，自動地選擇驅(qū)動模式運行，采用超低排放內(nèi)燃機、《零排放》模式起步、行駛，并可自行充電免去路旁充電設備。該電動汽車有效地降低有害氣體的排放，合理利用能源，使燃料經(jīng)濟效益提高100％，其中內(nèi)燃機的燃料效率可以提高80％，減速時回收能源為20％。在市區(qū)達到“零排放”的環(huán)保標準。
文檔編號B60L11/18GK2521084SQ02205008
公開日2002年11月20日 申請日期2002年3月14日 優(yōu)先權日2002年3月14日
發(fā)明者王春富 申請人:王春富