專利名稱：一種數(shù)控電傳動(dòng)汽車動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種數(shù)控電傳動(dòng)汽車動(dòng)力裝置，它屬于交通運(yùn)輸工具的動(dòng)力裝置，特別適用于做個(gè)人用城鎮(zhèn)中使用的小型轎車的動(dòng)力裝置。
汽車的出現(xiàn)給工農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及人們的日常生活都帶來了極大的便利。可以認(rèn)為，汽車已經(jīng)是人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪胁豢扇鄙俚墓ぞ摺，F(xiàn)在汽車的動(dòng)力裝置，為使汽車得到較高的行駛速度和一次加足能源后有較大的行程，都是采用石油產(chǎn)品(如汽油、柴油等)為能源的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)，經(jīng)變速后驅(qū)動(dòng)車輪工作。在工作時(shí)，汽油或柴油在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃燒。由于內(nèi)燃機(jī)內(nèi)的燃燒條件的限制，將會產(chǎn)生較多的有害氣體污染環(huán)境。特別是在一些汽車很集中的大中城市，其汽車污染是十分嚴(yán)重的。對于轎車，為得到較好的加速性能和在高速公路上的高速行駛性能，其所用的動(dòng)力裝置功率都比較大。而在很多時(shí)候，由于道路條件以及交通狀況所限制，只能處在低工況、甚至是極低工況下工作。這不僅使動(dòng)力裝置的效率大大降低，單位功率的耗油率大大增加。另一方面，動(dòng)力裝置在低工況下工作時(shí)，排氣中的有害氣體(如一氮化碳等)的含量還將增加，污染更加嚴(yán)重。現(xiàn)在提出的解決城市中汽車排氣污染的方法是使用電動(dòng)汽車，使用蓄電池蓄電作為能源，用直流電機(jī)做為動(dòng)力裝置直接驅(qū)動(dòng)車輪。由于現(xiàn)在蓄電池的蓄電能量密度與汽油等石油燃料不能相比，相差幾十至一百倍。因而即使是使用比油箱大得多的蓄電池，在一次沖電后，用高速行駛時(shí)也只能行駛較短的距離，這就很難投入實(shí)際使用。而一般情況下，在城市內(nèi)行駛時(shí)，由于交通狀況的限制，汽車的實(shí)際行駛速度都不高。而在高速公路行駛時(shí)，由于地處郊外，污染排放指標(biāo)相對要求不嚴(yán)，使用現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)就能夠達(dá)到郊外污染排放標(biāo)準(zhǔn)。
本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種可以電力驅(qū)動(dòng)的數(shù)控電傳動(dòng)氣車動(dòng)力裝置，它在城市等對汽車排氣污染排要求嚴(yán)格的地方使用蓄電池電力驅(qū)動(dòng)，做到零污染排放。而當(dāng)進(jìn)行長途野外行駛時(shí)，可以有很高的驅(qū)動(dòng)速度。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如附


圖1和附圖2所示，它有驅(qū)動(dòng)后車輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)7、蓄電池8，其特征在于有發(fā)動(dòng)機(jī)1、在發(fā)動(dòng)機(jī)1的輸出軸上接有發(fā)電機(jī)3，發(fā)電機(jī)3輸出端通過橋式整流器件2與蓄電池8相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)7有兩個(gè)，它們分別驅(qū)動(dòng)后面兩側(cè)的車輪，驅(qū)動(dòng)電機(jī)7為環(huán)形轉(zhuǎn)子稀土同步電機(jī)，車輪輪轂為環(huán)形稀土轉(zhuǎn)子10，輪軸為繞線定子11，在車內(nèi)有控制計(jì)算機(jī)5和標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面6，有與蓄電池8相連并驅(qū)動(dòng)電機(jī)7的數(shù)控逆變電源9，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面6中插有與數(shù)控逆變電源9相連并對其進(jìn)行控制的控制適配模塊4。
附
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為本實(shí)用新型中與車輪為一體的驅(qū)動(dòng)電機(jī)示意圖。
本實(shí)用新型的工作原理如下由控制計(jì)算機(jī)5根據(jù)駕駛?cè)藛T的輸入控制汽車的行駛。控制計(jì)算機(jī)5在程序的控制下，采用定時(shí)掃描的方式分別采集駕駛員的控制信號。在駕駛員控制轉(zhuǎn)向時(shí)，控制計(jì)算機(jī)5改變兩驅(qū)動(dòng)輪上驅(qū)動(dòng)電機(jī)7相連的數(shù)控逆變電源9的輸出頻率，使之產(chǎn)生一個(gè)頻率差，從而使兩驅(qū)動(dòng)電機(jī)7的轉(zhuǎn)速不一樣，達(dá)到轉(zhuǎn)向的目的?？刂朴?jì)算機(jī)5改變數(shù)控逆變電源9的輸出頻率的方法是控制計(jì)算機(jī)5先發(fā)出選通與相應(yīng)數(shù)逆變電源9相連并對其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制適配模塊4的地址選通信號，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面6在收到地選信號后，根據(jù)地選信號的值選通相應(yīng)的適配模塊4。選通后，控制計(jì)算機(jī)5根據(jù)要求發(fā)出該驅(qū)動(dòng)輪新的轉(zhuǎn)速控制數(shù)據(jù)，由該控制適配模塊4接收并鎖存。該控制適配模塊4把接收到的頻率控制信號量轉(zhuǎn)變?yōu)槟M量后控制數(shù)控逆變電源9改變其輸出頻率?？刂朴?jì)算機(jī)5在車速進(jìn)行控制時(shí)，控制計(jì)算機(jī)5也是通過先發(fā)出選通相應(yīng)控制適配模塊4的地選信號選通該適配模塊4。選通后，發(fā)出新的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)速控制數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)由控制適配模塊4接收并鎖存，然后改變該數(shù)控逆變電源9的輸出頻率和工況值。當(dāng)駕駛員制動(dòng)時(shí)，控制計(jì)算機(jī)5檢測到制動(dòng)信號后，也是采用選通控制適配模塊4，然后發(fā)出使數(shù)控逆變電源9工作反向處于整流工作狀態(tài)，吸收制動(dòng)能量，達(dá)到減速效果。
本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)1可以是汽油內(nèi)燃機(jī)，也可以是柴油內(nèi)燃機(jī)。裝有本實(shí)用新型的汽車在城市中低速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)1不工作，使用蓄電池8中的電能推動(dòng)汽車行駛。而當(dāng)汽車行駛在野外高速公路上時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)1可全工況工作，帶動(dòng)它所帶的發(fā)電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)。發(fā)電機(jī)3旋轉(zhuǎn)發(fā)電，所發(fā)電能經(jīng)過橋式整流器件2變換為直流后提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)7。隨著由控制計(jì)算機(jī)5控制的驅(qū)動(dòng)電機(jī)7工作工況的變化，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)7在高工況(如高速行駛或爬坡等)下工作時(shí)，由發(fā)電機(jī)3和蓄電池8聯(lián)合供電，以滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)7高負(fù)荷用電。而在低工況(如慢速等)下工作時(shí)，發(fā)電機(jī)3所發(fā)電能除向驅(qū)動(dòng)電機(jī)7供電外，多余電能自動(dòng)向蓄電池充電，以備高速行駛以及駛?cè)胧袇^(qū)后使用。
本實(shí)用新型由于采用了由環(huán)形轉(zhuǎn)子稀土同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪，使用蓄電池與發(fā)動(dòng)機(jī)加發(fā)電機(jī)兩套系統(tǒng)供電。裝有本實(shí)用新型的汽車在城市內(nèi)行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，使污染排放為零，充分滿足城市內(nèi)對環(huán)境保護(hù)的要求，改善城市的污染狀況。由于在城市內(nèi)使用時(shí)，車速不可能太高，因此普通蓄電池就能使其有一個(gè)合理的行程。而裝有本實(shí)用新型的汽車在野外高速公路上行駛時(shí)，使用發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電和蓄電池雙重供電，提供很大的驅(qū)動(dòng)功率，使本實(shí)用新型能驅(qū)動(dòng)汽車高速行駛，減少行駛時(shí)間。而且本實(shí)用新型的發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)組是工作在恒定的工況下，驅(qū)動(dòng)工況的變化產(chǎn)生的供電變化而多余的或欠缺的電能可以使用蓄電池來吸收或提供，因而發(fā)動(dòng)機(jī)有很高的工作效率和能量使用效率。同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的污染排放也能最低。由于本實(shí)用新型的最高工作工況是由發(fā)動(dòng)機(jī)與蓄電池雙重提供的。而蓄電池的短時(shí)過載能力較強(qiáng)，因而一方向可以使用小一些的發(fā)動(dòng)機(jī)，其最佳輸出功率只要為高速公路上行駛時(shí)的平均功率就可以。另一方面本實(shí)用新型可以有很好的起動(dòng)性能和加速能力。采用加裝發(fā)動(dòng)機(jī)－－－－發(fā)電機(jī)組的方法，還使得本實(shí)用新型的可靠性增加，增加了行駛中蓄電池故障或電用完后的自我保障能力。本實(shí)用新型使用環(huán)形轉(zhuǎn)子與稀土同步電機(jī)，它為可逆電機(jī)。在數(shù)控逆變電源的控制下，可以在任何情況下從電動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)狀態(tài)。因此在如下坡，制動(dòng)減速等情況時(shí)，可以把本實(shí)用新型所驅(qū)動(dòng)汽車的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能存入蓄電池，因此有很高的運(yùn)行效率。由于使用稀土永磁的環(huán)形轉(zhuǎn)子電機(jī)，這不僅有很高的磁能積，因而有很高的制動(dòng)力矩。而且通過控制計(jì)算機(jī)對數(shù)控逆變電源的負(fù)載控制，可以得到可控制的制動(dòng)力矩。
在本實(shí)用新型中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)7采用環(huán)形轉(zhuǎn)子稀土同步電機(jī)，在車輪轂上裝有環(huán)形稀土轉(zhuǎn)子10，輪軸上裝有繞線定子11，具體的結(jié)構(gòu)可以為專利號為CN91217200的專利結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以設(shè)計(jì)成多極結(jié)構(gòu)，以利于低速性能。在本實(shí)用新型中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)7也可以采用普通的內(nèi)轉(zhuǎn)子稀土永磁電機(jī)。它用普通的轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)方式，把轉(zhuǎn)子輸出軸與后橋上車輪驅(qū)動(dòng)軸相連。本實(shí)用新型可以采用僅后橋驅(qū)動(dòng)的模式。為提高驅(qū)動(dòng)能力和越野能力，也可以采用全橋驅(qū)動(dòng)方式。除后橋兩輪裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)7外，前橋的兩輪也裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)7。這只要增加兩臺驅(qū)動(dòng)電機(jī)7、兩套數(shù)控逆變電源8和兩個(gè)插于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面中的控制適配模塊4以及改變控制計(jì)算機(jī)5中的相應(yīng)控制程序就可。
在本實(shí)用新型中，發(fā)電機(jī)3可以采用稀土永磁轉(zhuǎn)子同步電機(jī)做發(fā)電機(jī)，其結(jié)構(gòu)可以如專利號為CN91203427的專利以及專利號為CN92223566或CN92223568的專利。這些發(fā)電機(jī)都可以工作在較高轉(zhuǎn)速下，因而可以不使用減速器直接由發(fā)動(dòng)機(jī)1驅(qū)動(dòng)，體積較小。在本實(shí)用新型中，發(fā)動(dòng)機(jī)1可以采用現(xiàn)在汽車中所使用的汽油或柴油內(nèi)燃機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單，可以方便加油。也可以采用小型燃?xì)廨啓C(jī)，由于燃?xì)廨啓C(jī)在設(shè)計(jì)工況下工作時(shí)有很高的能量利用效率和很低的污染物排放率，并可以和本實(shí)用新型中的稀土永磁發(fā)電機(jī)相配。
本實(shí)用新型中的數(shù)控逆變電源9，可以是使用可控硅逆變電源，也可以是用VMOS管組成的開關(guān)電源，如專利號為CN90202757和專利號為CN90203323的專利，通過可變頻脈沖或矩形波發(fā)生器驅(qū)動(dòng)，還可以使用日本富士公司的G7系列逆變器，本實(shí)用新型無特殊要求。
在本實(shí)用新型中，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面6可以選用美國ME公司(MECHATRONICEQUIPMENTINC.)的I／O32，或是美國OPTO22公司的PB16AH?？刂朴?jì)算機(jī)5可以選用美國OPTO22公司的LC4控制器，也可以選用美國ME公司的PCS－1工業(yè)過程控制工作站，還可以選用普通PC計(jì)算機(jī)。適配模塊4可選用OPTO22公司的DF3或類似的D／F轉(zhuǎn)換模塊。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控電傳動(dòng)汽車動(dòng)力裝置，它有驅(qū)動(dòng)后車輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)、蓄電池(8)，其特征在于有發(fā)動(dòng)機(jī)(1)、在發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的輸出軸上接有發(fā)電機(jī)(3)，發(fā)電機(jī)(3)輸出端通過橋式整流器件(2)與蓄電池(8)相連，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)有兩個(gè)，它們分別驅(qū)動(dòng)后面兩側(cè)的車輪，驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)為環(huán)形轉(zhuǎn)子稀土同步電機(jī)，車輪輪轂為環(huán)形稀土轉(zhuǎn)子(10)，輪軸為繞線定子(11)，在車內(nèi)有控制計(jì)算機(jī)(5)和標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)，有與蓄電池(8)相連并驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(7)的數(shù)控逆變電源(9)，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(6)中插有與數(shù)控逆變電源(9)相連并對其進(jìn)行控制的控制適配模塊(4)。
專利摘要一種數(shù)控電傳動(dòng)汽車動(dòng)力裝置，它有驅(qū)動(dòng)后車輪的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、蓄電池等。其特征在于有發(fā)動(dòng)機(jī)并接有發(fā)電機(jī)，通過橋式整流器件與蓄電池相連，有與蓄電池相連并驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)控逆變電源，在車內(nèi)有控制計(jì)算機(jī)和標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面，在其內(nèi)插有控制適配模塊。用蓄電池與發(fā)動(dòng)機(jī)加發(fā)電機(jī)兩套系統(tǒng)供電。在市內(nèi)行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，使污染排放為零。在野外行駛時(shí)，使用發(fā)電機(jī)和蓄電池雙重供電，提供很大的驅(qū)動(dòng)功率，使汽車能高速行駛。
文檔編號B60K1/00GK2171518SQ9321722
公開日1994年7月13日 申請日期1993年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月30日
發(fā)明者石行 申請人:北京市西城區(qū)新開通用試驗(yàn)廠