專利名稱：電動(dòng)汽車用無(wú)連桿動(dòng)力增程器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電動(dòng)汽車上的增程器。
背景技術(shù)：
電動(dòng)汽車在當(dāng)今市場(chǎng)上已經(jīng)存在了 100多年的時(shí)間，現(xiàn)在電動(dòng)汽車面對(duì)的挑戰(zhàn) 續(xù)航里程、系統(tǒng)成本、耐久性、以及消費(fèi)者應(yīng)用四大問(wèn)題。在解決續(xù)航里程的問(wèn)題時(shí)，大多采 用在電動(dòng)汽車系統(tǒng)中增添增程器，傳統(tǒng)的增程器主要采用的是往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)或者轉(zhuǎn)子 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。目前，在常用的技術(shù)中主要有1、專利號(hào)為200920238152. χ的專利，介紹的是數(shù) 碼發(fā)電機(jī)組在新能源汽車上的應(yīng)用。2、專利號(hào)為200920180854. 7的專利，介紹的一種轉(zhuǎn)子 發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。它們的結(jié)構(gòu)都是用一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力帶動(dòng)一臺(tái)永磁發(fā)電機(jī)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電 能輸入逆變器，再由逆變器輸出能夠滿足要求的直流電源給電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)或電池供 電，來(lái)驅(qū)使電動(dòng)汽車?yán)^續(xù)行駛，通過(guò)這個(gè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在乘用電動(dòng)車電力不足的情況下啟 動(dòng)該發(fā)電機(jī)組來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車上的電驅(qū)系統(tǒng)來(lái)確保繼續(xù)行駛，或以接近飽電量的行駛速度 行駛。上述介紹的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積、振動(dòng)較大等原因用于電動(dòng)汽車增程器并 不理想，而轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)雖具備電動(dòng)汽車對(duì)增程器的使用要求，但成本、油耗較高，短時(shí)間內(nèi) 無(wú)法普及推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)一種能夠解決電動(dòng)汽車的續(xù)航里程短、系統(tǒng)成本 高的問(wèn)題的電動(dòng)汽車增程器，而且要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)巧、效率高、可靠性強(qiáng)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為電動(dòng)汽車增程器，包括永磁發(fā)電 機(jī)、逆變器、動(dòng)力部件，所述的動(dòng)力部件為無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力并與永磁發(fā)電機(jī)連接帶動(dòng)其 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)發(fā)電，所述的永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電電流經(jīng)逆變器為外部設(shè)備供電。所述的永磁發(fā)電機(jī)和逆變器設(shè)有獨(dú)立的水冷卻系統(tǒng)。所述的逆變器中設(shè)有整流穩(wěn)壓電路、通信單元、根據(jù)傳感器和整車信號(hào)設(shè)定對(duì)逆 變器本身和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的保護(hù)單元，以及根據(jù)負(fù)載變化控制永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控 制單元。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、首次將無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力應(yīng)用到增程器中，應(yīng)用到新能源汽 車中；2、與轉(zhuǎn)子增程器相比，研發(fā)、制造周期成本都較短，能夠短時(shí)間內(nèi)使用或推廣增程型 混合動(dòng)力汽車，且投資、研發(fā)成本較低；3、采用帶通訊的逆變器整流模塊，該模塊調(diào)壓功能 不是目前市場(chǎng)上針對(duì)市電的穩(wěn)壓器那樣通過(guò)穩(wěn)壓電路來(lái)調(diào)壓，而是通過(guò)調(diào)節(jié)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn) 速來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓節(jié)能環(huán)保。


下面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明書各幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是電動(dòng)汽車增程器系統(tǒng)框圖；圖2是無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)件結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2所示無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力系統(tǒng)中圓滑塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖2所示無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力系統(tǒng)配重滑塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖2所示無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力系統(tǒng)曲軸結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖2所示無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力系統(tǒng)活塞結(jié)構(gòu)示意圖；上述圖中的標(biāo)記均為1、無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力；2、永磁發(fā)電機(jī)；3、逆變器；4、活塞； 5、配重滑塊；6、圓滑塊；7、曲軸。
具體實(shí)施例方式參見(jiàn)圖1可知，本發(fā)明是一種利用無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力1的電動(dòng)汽車增程系統(tǒng)，保 證了插電式混合動(dòng)力汽車在電池電量不足的情況下可以繼續(xù)行駛或以接近飽電量速度行 駛，此系統(tǒng)主要包括以下部件一個(gè)無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力1內(nèi)燃機(jī)、一個(gè)永磁發(fā)電機(jī)2和一個(gè) 逆變器3組成，其中無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力1與永磁發(fā)電機(jī)2連接，帶動(dòng)永磁發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)出 電能，永磁發(fā)電機(jī)2的輸出端與逆變器3連接，逆變器3將永磁發(fā)電機(jī)2的電流處理后輸出 至外部設(shè)備，輸出的電流主要用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電瓶和與其他負(fù)載連接，為其供電。系統(tǒng) 中提到的永磁發(fā)電機(jī)2采用具體水冷系統(tǒng)的三相交流永磁發(fā)電機(jī)；逆變器具備設(shè)有整流穩(wěn) 壓電路、通信單元、根據(jù)傳感器和整車信號(hào)設(shè)定對(duì)逆變器2本身和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的 保護(hù)單元，以及根據(jù)負(fù)載變化控制永磁發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)速的控制單元，其功能有整流功能(將 三相交流電源整成直流電源)，穩(wěn)壓功能(通過(guò)控制永磁發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)速來(lái)控制交流電壓)， 調(diào)試功能(可以根據(jù)負(fù)載變化控制永磁發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)速節(jié)能)，保護(hù)功能(根據(jù)傳感 器和整車信號(hào)設(shè)定對(duì)逆變器3本身和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù))，通訊功能(可增加通訊模塊， 如CAN通訊，可與整車進(jìn)行通訊功能)，同時(shí)應(yīng)用水冷功能解決了運(yùn)行的可靠性和耐久性 難題，逆變器3具有的對(duì)輸出直流電壓可控調(diào)壓功能，是通過(guò)調(diào)節(jié)控制永磁發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)速來(lái) 調(diào)節(jié)交流電壓后再獲得需求的直流電壓。本系統(tǒng)增程器在純?cè)龀棠Ｊ较拢姵豐OC = i5% 時(shí)進(jìn)行放電截止，可續(xù)航262km，綜合行駛里程達(dá)307km。本系統(tǒng)所提到的“無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力”是可以是直列式結(jié)構(gòu)、也可以是V型或水平 對(duì)置式結(jié)構(gòu)，它和傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)比較具有以下優(yōu)點(diǎn)1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)巧、簡(jiǎn)單a、只有活塞4、配重滑塊5、圓滑塊6和曲軸7四種運(yùn)動(dòng)件；b、采用圓滑塊替代了傳統(tǒng)意義的連桿。由偏心圓滑塊6裝置取代了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲 柄連桿機(jī)構(gòu)，其曲軸7和圓滑塊6的偏心量相等，相當(dāng)傳統(tǒng)的曲柄連桿比λ為1，因此使得 其機(jī)體體積大大減少(減小30%以上)；C、與同等功率發(fā)動(dòng)機(jī)相比，體積小、重量輕，功率越大優(yōu)勢(shì)越明顯。2、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)單a、活塞4和動(dòng)配重滑塊5按簡(jiǎn)諧規(guī)律作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；b、圓滑塊6在隨活塞4或配重滑塊5塊運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，與曲軸4反向等角速度繞自身中心勻速旋轉(zhuǎn)；
C、曲軸4作勻速旋轉(zhuǎn)；d、相比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的軸系，慣性力只存在一階諧量，沒(méi)有二階諧量。e、其活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡是相當(dāng)簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)諧曲線，而傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的往復(fù)活塞的運(yùn) 動(dòng)軌跡是多階復(fù)合曲線。3、完全平衡 a、多圓滑塊6機(jī)構(gòu)在曲軸4兩端或飛輪和皮帶輪上配重后即可達(dá)到旋轉(zhuǎn)慣性力和 往復(fù)慣性力(力矩)的完全平衡，無(wú)需添加任何其它平衡裝置；b、圓滑塊6替代連桿后使軸系運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)，減小飛輪尺寸；C、振動(dòng)小，噪音低、工作運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，承載工具NVH大幅度提高。4、機(jī)械效率及熱效率高a、全部運(yùn)動(dòng)件均采用低副接觸，壓力油潤(rùn)滑，摩擦損失少，提高機(jī)械效率；b、活塞4位移曲線為簡(jiǎn)單的正弦曲線，活塞在上止點(diǎn)附近比傳統(tǒng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)停 留時(shí)間長(zhǎng)，更接近于等容燃燒，燃燒效率高；C、活塞4在上止點(diǎn)正負(fù)6度時(shí)容積幾乎不變，最佳點(diǎn)火時(shí)刻寬，一次點(diǎn)火成功率 高，啟動(dòng)性能優(yōu)越。能夠保持同樣沖程、壓比、進(jìn)排氣相位等相同的情況下，其P-V圖要比曲柄連桿式 發(fā)動(dòng)機(jī)豐滿。5、高扭矩活塞4運(yùn)動(dòng)規(guī)律改變使得活塞4在上止點(diǎn)停留時(shí)間長(zhǎng)，最大爆發(fā)壓力在活塞頂部 作用時(shí)間長(zhǎng)，曲柄轉(zhuǎn)角為90度時(shí)的缸內(nèi)的燃?xì)鈮毫εc常規(guī)機(jī)曲柄轉(zhuǎn)角為72度時(shí)相當(dāng)。在0-90°曲柄轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，每度曲軸7轉(zhuǎn)角上作用在蛘線結(jié)構(gòu)式發(fā)動(dòng)機(jī)活塞4上 的氣體壓力大于相應(yīng)的常規(guī)機(jī)，增加扭矩輸出。6、可靠性高a、行程是曲柄半徑的4倍，曲柄重疊度高達(dá)100% ；b、圓形滑6塊承力結(jié)構(gòu)合理，剛度大，工作時(shí)的變形小，增加可靠性；C、全部運(yùn)動(dòng)件都是低副接觸，在壓力油潤(rùn)滑的狀況下工作，磨損小，同比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng) 機(jī)壽命大幅提高。7、工藝簡(jiǎn)單a、全部加工形面只有圓和平面，無(wú)特殊形面；b、無(wú)需特殊加工設(shè)備；C、加工工時(shí)大幅減少；d、制造成本大大低于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)。無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式的動(dòng)力與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)比較1、繼承性好與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)有70%以上的通用件，可以繼承傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的一切優(yōu) 秀成果，包括噴油系統(tǒng)、排放處理技術(shù)等；2、油耗、制造成本及投資資金等方面比轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)更具有優(yōu)勢(shì)。本系統(tǒng)無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式的動(dòng)力特征1、采用圓滑塊6替代了傳統(tǒng)意義的連桿，由偏心圓滑塊6裝置取代了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)，其曲軸和圓滑塊的偏心量相等，相當(dāng)傳統(tǒng)的曲柄連桿比λ為1 ；(2、其活塞4 的往復(fù)運(yùn)動(dòng)軌跡是簡(jiǎn)單的簡(jiǎn)諧曲線(其軌跡的定義是過(guò)定點(diǎn)0的直 線交不過(guò)0的定直線1(1與0的距離為a)于Q，在OQ上取P，使| QP | = b (b是常數(shù))，則P 的軌跡稱為蛘線；蛘線的特征蛘線有內(nèi)外兩支。根據(jù)a和b的大小關(guān)系，蛘線有三種不同 形態(tài)。蛘線的極坐標(biāo)方程為P = a士b sec θ其中，0為極點(diǎn)；0到1的離差的方向?yàn)闃O軸；a、b為實(shí)數(shù)。當(dāng)-Ji /2 彡 0 彡 π /2 時(shí)，ρ = a+b sec θ表示蛘線的外支，又叫做外蛘線；ρ = a-b sec θ表示蛘線的內(nèi)支，又叫做內(nèi)蛘線。蛘線的直角坐標(biāo)方程為(x-a) “ 2* (χ “ 2+y “ 2) = b “ 2*x “ 2其中，0為原點(diǎn)；直線的方程為χ = a。)括號(hào)內(nèi)紅色內(nèi)容全部刪除3、當(dāng)采用直列式結(jié)構(gòu)或水平對(duì)置式結(jié)構(gòu)式時(shí)，為了平衡活塞的運(yùn)動(dòng)慣性力需增加 配重滑塊5，采用V型結(jié)構(gòu)式時(shí)配重滑塊5可以取消；4、為了平衡活塞和配重塊所產(chǎn)生的合力，需要在曲軸的兩端增加平衡塊，或?qū)⑵?衡塊集成在飛輪和皮帶輪上；5、活塞4圓孔內(nèi)裝有軸套，也可以裝軸承；6、圓滑塊6上的偏心圓孔內(nèi)裝有軸套，也可以裝軸承。蛘線技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)作出了重大變革，明顯提高了內(nèi)燃機(jī)的熱效率 和機(jī)械效率，具有體積小、重量輕、運(yùn)行平穩(wěn)和節(jié)能的特點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.電動(dòng)汽車用無(wú)連桿動(dòng)力增程器，包括永磁發(fā)電機(jī)O)、逆變器(3)、動(dòng)力部件，其特征 在于所述的動(dòng)力部件為無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力(1并與永磁發(fā)電機(jī)(2)連接帶動(dòng)其轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)發(fā) 電，所述的永磁發(fā)電機(jī)( 發(fā)電電流經(jīng)逆變器C3)為外部設(shè)備供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車用無(wú)連桿動(dòng)力增程器，其特征在于所述的永磁發(fā) 電機(jī)( 和逆變器( 設(shè)有獨(dú)立的水冷卻系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)汽車用無(wú)連桿動(dòng)力增程器，其特征在于所述的逆 變器(3)中設(shè)有整流穩(wěn)壓電路、通信單元、根據(jù)傳感器和整車信號(hào)設(shè)定對(duì)逆變器( 本身 和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的保護(hù)單元，以及根據(jù)負(fù)載變化控制永磁發(fā)電機(jī)( 轉(zhuǎn)速的控制單兀。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種電動(dòng)汽車增程器，包括永磁發(fā)電機(jī)、逆變器、動(dòng)力部件，所述的動(dòng)力部件為無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力并與永磁發(fā)電機(jī)連接帶動(dòng)其轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)發(fā)電，所述的永磁發(fā)電機(jī)發(fā)電電流經(jīng)逆變器為外部設(shè)備供電。其優(yōu)點(diǎn)在于1、首次將無(wú)連桿結(jié)構(gòu)式動(dòng)力應(yīng)用到增程器中，應(yīng)用到新能源汽車中；2、與轉(zhuǎn)子增程器相比，研發(fā)、制造周期成本都較短，能夠短時(shí)間內(nèi)使用或推廣增程型混合動(dòng)力汽車，且投資、研發(fā)成本較低；3、采用帶通訊的逆變器整流模塊，該模塊調(diào)壓功能不是目前市場(chǎng)上針對(duì)市電的穩(wěn)壓器那樣通過(guò)穩(wěn)壓電路來(lái)調(diào)壓，而是通過(guò)調(diào)節(jié)控制發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓節(jié)能環(huán)保。
文檔編號(hào)B60L11/02GK102069722SQ20101061364
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者法德強(qiáng), 羅新宇 申請(qǐng)人:蕪湖瑞科技術(shù)有限公司