將燃油動力汽車改裝插電式混合動力汽車的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交通運輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種將燃油動力汽車改裝成插電式混合動力汽車的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)還沒有成熟的將燃油動力汽車改裝為插電式混合動力汽車的方法，更沒有形成成熟的標(biāo)準(zhǔn)體系，而燃油動力汽車的使用不僅油耗較高，進而產(chǎn)生的行車費用昂貴，而且燃油動力汽車在行駛過程中將排放大量尾氣，對城市空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響；如果將燃油動力汽車直接取代，那必然造成燃油動力汽車本身結(jié)構(gòu)的浪費，因此將燃油動力汽車改裝為油電混合動力汽車的方法是未來交通運輸領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
[0003]將燃油動力汽車改裝為插電式混合油電動力汽車，主要從汽車的電機結(jié)構(gòu)及電機動力能源供應(yīng)裝置電池組這兩大結(jié)構(gòu)上進行考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供將燃油動力汽車改裝成插電式混合動力汽車的方法及裝置，通過在現(xiàn)有普通燃油動力汽車的動力結(jié)構(gòu)上加入輪轂電機及輪轂電機控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電驅(qū)動，且原有的懸掛及制動系統(tǒng)不變；采用大容量的動力鋰電池組作為電驅(qū)動動力結(jié)構(gòu)的動力能源，可采用交流220V電源插座對鋰電池組供電，也可在使用燃油動力的同時，采用車載發(fā)電機通過車載充電器對動力鋰電池組進行供電，電機結(jié)構(gòu)及電機結(jié)構(gòu)能源供應(yīng)裝置的改進，不僅降低了油耗及行車費用，而且減少了汽車尾氣的排放，對于城市的凈化起到顯著的作用。
[0005]本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):將燃油動力汽車改裝成插電式混合動力汽車的方法，在燃油動力汽車的后輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)上加裝輪轂電機及電驅(qū)動控制系統(tǒng)；采用動力鋰電池組結(jié)合鋰電池保護模塊作為輪轂電機動力；使用交流220v電源對鋰電池組充電或/在使用汽油動力情況下，使用車載發(fā)電機通過車載充電器對電池充電。
[0006]在燃油動力汽車的后輪驅(qū)動結(jié)構(gòu)上加裝輪轂電機及電驅(qū)動控制系統(tǒng)，主要針對兩驅(qū)燃油動力汽車，輪轂電機替代原有燃油動力汽車的后輪輪轂安裝架，加裝輪轂電機后后輪剎車系統(tǒng)不變，同時燃油動力汽車中后輪為轂剎的結(jié)構(gòu)改裝為碟剎結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電驅(qū)動功能；通過新增電驅(qū)動控制系統(tǒng)實現(xiàn)對新增輪轂電機的控制，原有的燃油動力汽車操控系統(tǒng)不變，即原有汽車顯示儀表結(jié)構(gòu)可在改裝后的插電式混合動力汽車上繼續(xù)使用，當(dāng)采用電驅(qū)動作為汽車動力時，將變速箱排擋防止在空擋位置即可，這樣設(shè)置原燃油動力汽車手動擋在電驅(qū)動情況下相當(dāng)于自動擋汽車。
[0007]采用動力鋰電池組結(jié)合鋰電池保護模塊作為輪轂電機動力，現(xiàn)有技術(shù)中鋰電池保護板與充電器是獨立的，且由于功能相近，在使用時很難結(jié)合在一起，本發(fā)明通過將充電和保護裝置合二為一，采用積木式結(jié)構(gòu)獨立對單個鋰電池充電和管理，即每個單體鋰電池對應(yīng)獨立的充電電路和保護芯片然后通過總電壓和總輸出電流監(jiān)控，確保鋰電池組正常供電，實現(xiàn)低壓大電流，工作電壓3.2V?3.7V，工作電流50?200A，充電電流30?50A。
[0008]采用動力鋰電池組作為動力，可采用兩種方式對其供電，第一，直接使用普通交流220v家用電源插座，即采用插電式方式為動力鋰電池組充電；第二，在使用燃油或汽油作為驅(qū)動動力情況下，使用車載發(fā)電機通過車載充電器對動力鋰電池組充電。
[0009]進一步地，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，將燃油動力汽車改裝為插電式混合動力汽車的方法中采用平板電腦監(jiān)控鋰電池組電機工作系統(tǒng)，其中平板電腦為現(xiàn)有技術(shù)，且平板電腦采用android系統(tǒng)，對油電系統(tǒng)轉(zhuǎn)換、鋰電池組電壓容量監(jiān)測、鋰電池組工作和充電電路、輪轂電機和控制器溫度顯示、電驅(qū)動控制系統(tǒng)故障報警等結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控；該監(jiān)控鋰電池組電機工作系統(tǒng)，還可嵌入GPS導(dǎo)航結(jié)構(gòu)、行車速度顯示結(jié)構(gòu)、行車視頻記錄結(jié)構(gòu)、全車可視圖像監(jiān)測系統(tǒng)，還可分別與MP3/MP4車載娛樂和通訊上網(wǎng)系統(tǒng)連接，實現(xiàn)與相關(guān)網(wǎng)站的鏈接。
[0010]進一步地，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，對于后橋驅(qū)動汽車，采用后橋中置電機作為驅(qū)動動力，保留變速箱結(jié)構(gòu)和離合系統(tǒng)，拆卸下發(fā)電機，將直流無刷電機與拆卸下發(fā)電機傳動軸直接連接。
[0011]進一步地，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，將普通燃油動力汽車的后輪轂剎改裝為碟剎。
[0012]另外本發(fā)明還揭示了一種將燃油動力汽車改裝成插電式混合動力汽車的裝置，該裝置包括輪轂電機、電驅(qū)動控制系統(tǒng)，鋰電池模塊組件；
輪轂電機包括電機外殼、電機蓋和電機軸，電機軸貫穿在電機外殼和電機蓋中部，且電機軸通過法蘭盤與電機外殼和電機蓋固定，電機外殼相對于電機蓋的另一側(cè)設(shè)有呈環(huán)帶分布的固定螺栓，電機軸的兩端均設(shè)有汽車推力軸承連接電機外殼和電機蓋；電機外殼內(nèi)部設(shè)有逆變器，逆變器嵌插固定在電機軸上，逆變器內(nèi)部安裝有金屬線芯，金屬線芯與電機軸內(nèi)部通入的電機電纜相連；
其中輪轂電機又稱車輪內(nèi)裝輪轂電機又稱車輪內(nèi)裝電機，電驅(qū)動控制系統(tǒng)對輪轂電機進行控制，其中電驅(qū)動控制系統(tǒng)為所屬領(lǐng)域的公知常識，輪轂電機的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。在混合動力汽車改裝方案里，采用輪轂電機，對汽車原有結(jié)構(gòu)基本不做大的改變，在純電動汽車領(lǐng)域，采用輪轂電機驅(qū)動，可以避免復(fù)雜的機械傳動裝置，使電動汽車結(jié)構(gòu)更加簡單和便于電子化操控。其中，使用的軸承為汽車推力軸承，可以承受高速長期行駛，輪轂電機驅(qū)動行駛最高可達120km/h，并且在高速制動情況下軸承不會發(fā)熱燒毀；
鋰電池模塊組件包括動力鋰電池組和鋰電池保護模塊，動力鋰電池組包括電池模塊和第一緊固件，電池模塊包括多個錯極堆疊且依次電聯(lián)的單體聚合物鋰離子電芯，金屬U型卡和塑料夾，單體聚合物鋰離子電芯置于塑料夾中，金屬U型卡連接相鄰單體聚合物鋰離子電芯的兩極，并將其卡接在為塑料夾上，第一緊固件用于連接并固定一個或多個電池模塊；鋰電池保護模塊包括相互連接的整流濾波模塊和充放電保護模塊，充放電保護模塊包括多個保護子模塊，保護子模塊包括總控芯片模塊、震蕩器模塊、第一分控芯片模塊和第二分控芯片模塊，總控芯片模塊通過震蕩器模塊分別連接第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊，第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊均包括集成芯片IC和場效應(yīng)管M0S。
[0013]所述動力鋰電池組中的一個塑料夾安放一個可充電的單體聚合物鋰離子電芯并通過金屬U型卡進行單體聚合物鋰離子電芯與塑料夾的固定而構(gòu)成一個電池模塊的動力鋰電池組；多個安放有單體聚合物鋰離子電芯的塑料夾按照相鄰兩個單體聚合物鋰離子電芯錯極堆疊的方式依次排列并通過第一緊固件的依次連接構(gòu)成多個電池模塊的動力鋰電池組。多個電池模塊的動力鋰電池組，其內(nèi)部的單體聚合物鋰離子電芯依次串聯(lián)且相鄰單體聚合物鋰離子電芯間隔一定空隙利于散熱，適用于大功率動力電池組的工作需求。
[0014]所述鋰電池保護模塊中主要通過充放電保護模塊對動力電池組進行過充保護、過放保護、過壓保護、過溫保護及均衡充電保護。充電時，整流濾波模塊將市電的交流電壓轉(zhuǎn)換為動力鋰電池組工作的直流電壓，總控芯片模塊控制直流電壓經(jīng)振蕩器模塊作用轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，再由分控芯片模塊對單體聚合物鋰離子電芯單進行單獨的充電保護；放電時，也是由分控芯片模塊對單體聚合物鋰離子電芯單進行單獨的放電保護。一組保護子模塊中由一個總控芯片模塊通過振蕩器模塊分別連接第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊且第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊分別單獨連接一個單體聚合物鋰離子電芯的結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)單獨對每個單體聚合物鋰離子電芯進行充放電保護的功能，且兩個分控芯片模塊為一組通過一個總控芯片模塊連接，既能保證均衡充電以及保護功能的穩(wěn)定性，又可節(jié)省成本。
[0015]所述總控芯片模塊、第一分控芯片模塊、第二分控芯片模塊均包括集成芯片IC和場效應(yīng)管MOS，集成芯片IC包括相互連接的微控單元和檢測單元，檢測單元分別連接在單體聚合物鋰離子電芯充電端和輸電端進行電流、電壓、溫度等電參數(shù)的檢測，微控單元根據(jù)檢測結(jié)果進行動作:若檢測結(jié)果符合安全閥閾值，對應(yīng)的場效應(yīng)管MOS維持現(xiàn)有連接狀態(tài)；若檢測結(jié)果超出安全閥閾值，對應(yīng)的場效應(yīng)管MOS斷開以將故障單體聚合物鋰離子電芯隔離而保護動力鋰電池組整體的安全。所述檢測單元設(shè)置有多個溫度檢測點，以保證對動力電池組工作溫度的全面檢測。
[0016]利用集成芯片IC的集成電路與場效應(yīng)管MOS的連接實現(xiàn)過充、過放、過壓、過溫時的斷路保護，此技術(shù)為成熟技術(shù)且集成芯片IC為現(xiàn)有的成熟產(chǎn)品，故不再贅述。
[0017]所述集成芯片IC可采用TEA1750或TEA1791，TEA1750或TEA1791均為新一代功率因數(shù)校正(PFC)控制器和反激式(FLYBACK)開關(guān)電源控制器集成在一起的1C，集成度高，外接元件少，性能穩(wěn)定且成本低廉。
[0018]進一步地，為更好的實現(xiàn)本發(fā)明，所述塑料夾包括一對支架單元、第二緊固件和絕緣板，一對支架單元對稱設(shè)置在單體