專利名稱：一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動汽車，具體為一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車。
背景技術(shù)：
早在1873年，英國人羅伯特.戴維森發(fā)明了電動汽車，研制出世界上第一輛可供實用的電動載貨汽車。該電動汽車比德國人戴姆勒和本茨發(fā)明汽油發(fā)動機汽車至少早10年。
19世紀末，電動汽車和蒸汽機汽車盛行一時。隨著汽油發(fā)動機技術(shù)的不斷進步和石油的大量開采，汽油發(fā)動機汽車逐步取代電動汽車和蒸汽機汽車，成為主要的交通工具。汽油發(fā)動機汽車廢氣中的CO、He、NOx及微粒等污染物形成酸雨酸霧及光化學煙霧，以及振動產(chǎn)生的噪聲，嚴重污染環(huán)境，損害人類健康。為了解決汽油發(fā)動機汽車廢氣污染和噪聲問題，同蒸汽機一樣古老、同屬外燃機的斯特林發(fā)動機受到重視。20世紀30年代，荷蘭菲利蒲公司發(fā)明現(xiàn)代斯特林發(fā)動機。通用汽車公司、福特公司、瑞典斯特林聯(lián)合公司和德MAN公司分別于60年代、70年代購買此項專利。在轎車和公共汽車上進行了大量試驗，都無法推廣。其失敗的原因在于:一是現(xiàn)代斯特林發(fā)動機的體積大、密封難、成本高，斯特林發(fā)動機技術(shù)不成熟；二是電機技術(shù)、電控技術(shù)、超級電容器、蓄電池等相關(guān)基礎(chǔ)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)沒有發(fā)展起來，只是依靠機械傳動的能量管理方式不能滿足工況多變的汽車要求。
20世紀30年代，斯特林發(fā)動機用于汽車沒有成功。氫燃料電池車、純電動車、內(nèi)燃機混合動力車都成了汽車工業(yè)選擇。孰優(yōu)孰劣，眾說紛紜，沒有定論。雖然這三種汽車技術(shù)路線都受限于各自的技術(shù)瓶頸，沒有普及應(yīng)用。但是，這三種汽車所必須的電動汽車電控技術(shù)卻趨于成熟，形成了一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。汽車電動化是汽車工業(yè)發(fā)展的必由之路，汽車能源卻不一定靠直接充電。斯特林發(fā)電機作電源的汽車就不受這三種汽車技術(shù)路線的技術(shù)瓶頸限制。
中國發(fā)明專利斯特林可逆熱機(200710050949.2)消除了現(xiàn)代斯特林發(fā)動機用作汽車發(fā)動機的所有障礙，直接輸出電能，適用于電動汽車。中國發(fā)明專利一種斯特林熱機工況控制器(201110035499.6)提供了車用斯特林發(fā)電機控制系統(tǒng)。斯特林可逆熱機設(shè)計理論為優(yōu)化設(shè)計提供了高效工具。
以斯特林可逆熱機為核心，以電機技術(shù)、電控技術(shù)、斯特林發(fā)電機控制技術(shù)、超級電容器、蓄電池等現(xiàn)有技術(shù)為基礎(chǔ)，斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車已經(jīng)能做到技術(shù)可行、安全可靠、性能卓越、成本低廉。`
本發(fā)明的目的是應(yīng)用斯特林可逆熱機作發(fā)電機，超級電容器或蓄電池作儲電裝置，整合汽車電控系統(tǒng)和斯特林發(fā)電機控制系統(tǒng)，設(shè)計一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案是:其結(jié)構(gòu)包括車架、車橋、車輪、車箱、駕駛室、斯特林發(fā)電機、燃油供給系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、斯特林發(fā)電機控制系統(tǒng)、儲電裝置、驅(qū)動電動機、電控系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、主要工作參數(shù)顯示儀表。其特征在于:所述儲電裝置是汽車各系統(tǒng)的供電電源，斯特林發(fā)電機只對儲電裝置充電。斯特林發(fā)電機送電開關(guān)、汽車各系統(tǒng)的電源開關(guān)、燃燒系統(tǒng)控制開關(guān)、照明系統(tǒng)控制開關(guān)、空調(diào)系統(tǒng)控制開關(guān)、方向盤、加速踏板、減速踏板、制動踏板、駐車制動手柄、速度調(diào)節(jié)器、斯特林發(fā)動機啟動按鍵及汽車主要工作參數(shù)顯示儀表都安裝在駕駛室。汽車各系統(tǒng)的電源開關(guān)由同一個開關(guān)控制。整車是純電動汽車和斯特林發(fā)電機的組合。方向盤和座椅在駕駛室內(nèi)靠左位置。減速踏板、制動踏板、加速踏板、駐車制動手柄、速度調(diào)節(jié)器安裝在方向盤右方；照明系統(tǒng)控制開關(guān)安裝在方向盤左方；電源開關(guān)、燃燒系統(tǒng)控制開關(guān)、空調(diào)系統(tǒng)控制開關(guān)、斯特林發(fā)電機送電開關(guān)、斯特林發(fā)動機啟動按鍵、汽車主要工作參數(shù)顯示儀表安裝在方向盤前方的面板上。車架安裝在兩個以上的車橋上，車橋兩端裝有車輪。驅(qū)動電動機安裝在車橋上。斯特林發(fā)電機、駕駛室、車箱從頭到尾依次固定在車架上。斯特林發(fā)電機的熱量流出端置于車頭，發(fā)電機安裝在熱量流出端中央的二級密封腔內(nèi)。熱量流出端氣缸及其連接管布置在發(fā)電機周圍的二級密封腔外、冷卻空氣導流罩內(nèi)。冷卻風扇安裝在熱量流出端端面的冷卻空氣導流罩進風口。斯特林發(fā)電機的熱量流入端靠近駕駛室或置于駕駛室下面。熱量流入端氣缸及其連接管置于燃燒室內(nèi)。燃油供給系統(tǒng)由油泵、油箱、油管及其連接線路、電源開關(guān)組成。油管連通噴油嘴。燃燒系統(tǒng)由處于熱量流入端的燃燒室、進氣管、熱交換器、排氣管、風泵、噴油嘴、火花塞、工況控制器壓力傳感器、控制器及其連接線路、電源開關(guān)、控制開關(guān)組成。冷卻系統(tǒng)由冷卻風扇、冷卻空氣導流罩、電源開關(guān)、連接線路組成。電控系統(tǒng)由電子控制器、速度調(diào)節(jié)器及連接儲電裝置、電子控制器、驅(qū)動電動機、速度調(diào)節(jié)器的連接線路組成。斯特林發(fā)電機控制系統(tǒng)由高壓工質(zhì)罐、起動控制器、斯特林發(fā)動機啟動按鍵、工況控制器、減速閥、減速踏板、加速閥、加速踏板、低壓工質(zhì)罐、工質(zhì)增壓泵及其連接線路、電源開關(guān)、連接管路組成。制動系統(tǒng)由制動踏板控制的行車制動和駐車制動手柄控制的駐車制動兩套裝置組成。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向器組成。照明系統(tǒng)由全車的照明燈具、信號燈具、電源開關(guān)、控制開關(guān)及連接線路組成?？照{(diào)系統(tǒng)由電動空調(diào)制冷機、風機、電源開關(guān)、控制開關(guān)、冷氣通道及連接線路組成。
所述主要工作參數(shù)顯示儀表是里程表、汽車速度表、儲電裝置電量表、發(fā)電機轉(zhuǎn)速表、燃燒室溫度表、高壓工質(zhì)罐壓力表。
所述蓄電裝置為超級電容器或各類蓄電池。
所述速度調(diào)節(jié)器有斷開、正向連接調(diào)速、反向連接調(diào)速三種調(diào)節(jié)模式，控制驅(qū)動電動機不運轉(zhuǎn)、正向運轉(zhuǎn)調(diào)速、反向運轉(zhuǎn)調(diào)速三種工作狀態(tài)。
所述燃燒系統(tǒng)進氣管的進氣口設(shè)在熱量流出端冷卻空氣導流罩出風口，風泵安在進氣管上，進氣管和排氣管分別接熱交換器的兩個換熱通道。使進氣、排氣在熱交換器內(nèi)逆流換熱。
所述燃燒系統(tǒng)的控制信號是工況控制器工質(zhì)壓力。電源接通，噴油嘴噴油，風泵送風，燃油空氣供應(yīng)量隨工況控制器工質(zhì)壓力值增減同步增減，火花塞始終處于點火狀態(tài)。
所述斯特林發(fā)電機控制系統(tǒng)的加速踏板連接加速閥，減速踏板連接減速閥。加速閥和減速閥都是電磁閥。踩下加速踏板，加速閥打開，工質(zhì)從高壓工質(zhì)罐流向工況控制器，松開加速踏板，加速閥關(guān)閉；踩下減速踏板，減速閥打開，工質(zhì)從工況控制器流向低壓工質(zhì)罐，松開減速踏板，減速閥 關(guān)閉。
所述減速踏板、制動踏板、加速踏板從左到右布置，相對位置保證右腳踩加速踏板時不能踩到制動踏板，右腳踩制動踏板時可以踩到減速踏板。減速踏板也可移到方向盤左方，由左腳控制。
所述斯特林發(fā)動機啟動按鍵連接起動控制器，起動控制器連接高壓工質(zhì)罐和各工作腔。起動控制器采集發(fā)動機轉(zhuǎn)子相位信號，啟動按鍵產(chǎn)生起動控制器向處于等溫膨脹過程工作腔注入高壓工質(zhì)的信號。
本發(fā)明的優(yōu)點在于:一是可燃用多種燃料，是汽車燃料由化石能源向生物質(zhì)能源過渡的可行技術(shù)。二是富氧常壓燃燒方式，燃燒更完全，熱機效率高，產(chǎn)生的有害物質(zhì)少。在節(jié)約能源的同時，減少污染物排放，能達到內(nèi)燃機很難達到的排放標準。三是外燃和風冷兩大優(yōu)勢，高原寒冷地區(qū)適應(yīng)性強于內(nèi)燃機汽車。四是結(jié)構(gòu)簡單，斯特林發(fā)電機零件比內(nèi)燃機少40 %以上，零件形狀也沒內(nèi)燃機復雜，量產(chǎn)成本應(yīng)低于內(nèi)燃機汽車。


下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明:
圖1是斯特林發(fā)電機驅(qū)動的兩車橋載貨電動汽車結(jié)構(gòu)示意圖1中，1、斯特林發(fā)電機熱量流出端，2、斯特林發(fā)電機熱量流入端，3、駕駛室，4、車箱，5、車輪，6、車架。
具體實施方式
按圖1所示的斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，車架6安裝在兩個車橋上。車橋兩端各裝有一個車輪5。驅(qū)動電動機安裝在后車橋上，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)安裝在前車橋上。斯特林發(fā)電機、駕駛室3和車箱4固定在車架上。斯特林發(fā)電機的熱量流出端I置于車頭，斯特林發(fā)電機的熱量流入端2在駕駛室3前面。發(fā)電機安裝在熱量流出端I中央的二級密封腔內(nèi)，熱量流出端氣缸及其連接管布置在發(fā)電機周圍的二級密封腔外。熱量流出端氣缸和連接管置于冷卻空氣導流罩內(nèi)。冷卻風扇安裝在熱量流出端端面的冷卻空氣導流罩進風口。燃燒系統(tǒng)進氣管的進氣口設(shè)在熱量流出端冷卻空氣導流罩出口處。熱量流入端氣缸和連接管置于燃燒室內(nèi)。冷卻空氣導流罩和燃燒室以外、車頭部外殼以內(nèi)的空間安置汽車各系統(tǒng)的其他部件。油箱和超級電容器等體積大的部件可固定在車箱下的車架下。駕駛室內(nèi)，方向盤和座椅靠左布置。減速踏板、制動踏板、加速踏板、駐車制動手柄、速度調(diào)節(jié)器安裝在方向盤右方；照明系統(tǒng)控制開關(guān)安裝在方向盤左方；電源開關(guān)、燃燒系統(tǒng)控制開關(guān)、空調(diào)系統(tǒng)控制開關(guān)、斯特林發(fā)電機送電開關(guān)、斯特林發(fā)動機啟動按鍵、汽車里程表、汽車速度表、儲電裝置電量表、發(fā)電機轉(zhuǎn)速表、燃燒室溫度表、高壓工質(zhì)罐壓力表安裝在方向盤前方的面板上。構(gòu)成一輛斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車。
本發(fā)明的工作過程是:駕駛?cè)藛T坐在座椅上，打開電源開關(guān)，汽車各系統(tǒng)通電，冷卻風扇向冷卻空氣導流罩內(nèi)送風。打開燃燒系統(tǒng)控制開關(guān)，噴油嘴噴油，風泵送風，火花塞點火，燃油燃燒，燃燒室溫度升高。按下斯特林發(fā)動機啟動按鍵，高壓工質(zhì)罐的工質(zhì)流入處于等溫膨脹過程的工作腔，發(fā)電機開始運轉(zhuǎn)，發(fā)電機轉(zhuǎn)速表顯示發(fā)電機轉(zhuǎn)速。放開斯特林發(fā)動機啟動按鍵，合上斯特 林發(fā)電機送電開關(guān)，開始對儲電裝置充電，斯特林發(fā)電機處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。松開駐車制動手柄，將速度調(diào)節(jié)器調(diào)到正向連接調(diào)速模式，儲電裝置向驅(qū)動電動機供電，汽車起步。隨汽車速度加快同步調(diào)向高速位置，汽車加速行駛。腳踩制動踏板，汽車減速，并將速度調(diào)節(jié)器調(diào)到低速位置。倒車操作與前行操作基本相同，只是速度調(diào)節(jié)器要調(diào)到反向連接調(diào)速模式。制動停車時，腳踩制動踏板到汽車停止，將速度調(diào)節(jié)器調(diào)到不運轉(zhuǎn)位置。拉緊駐車制動手柄，關(guān)閉燃燒系統(tǒng)控制開關(guān)，斷開斯特林發(fā)電機送電開關(guān)。最后關(guān)閉電源開關(guān)。在行車過程中，汽車是變工況運行，斯特林發(fā)電機工況也要相應(yīng)調(diào)整。腳踩加速踏板，加速閥打開，工質(zhì)從高壓工質(zhì)罐流向工況控制器，并進入工作腔，工況控制器壓力升高，供油供氣量增加，輸出功率增大。松開加速踏板，加速閥關(guān)閉，斯特林發(fā)電機就穩(wěn)定在該工況運行。腳踩減速踏板，減速閥打開，工作腔的工質(zhì)經(jīng)過工況控制器流向低壓工質(zhì)罐，工況控制器壓力降低，供油供氣量減少，輸出功率減小。儲電裝置電量表所顯示數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)變化趨勢是斯特林發(fā)電機工況調(diào)整的依據(jù)。其目的是保持耗電量和發(fā)電量動態(tài)平衡。除去斯特林發(fā)電機工況調(diào)整操作， 駕駛斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，就同駕駛電動汽車一樣。
權(quán)利要求
1.一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，包括車架、車橋、車輪、車箱、駕駛室、斯特林發(fā)電機、燃油供給系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、斯特林發(fā)電機控制系統(tǒng)、儲電裝置、驅(qū)動電動機、電控系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、主要工作參數(shù)顯示儀表，其特征在于:所述儲電裝置是汽車各系統(tǒng)的供電電源，斯特林發(fā)電機只對儲電裝置充電，斯特林發(fā)電機送電開關(guān)、汽車各系統(tǒng)的電源開關(guān)、燃燒系統(tǒng)控制開關(guān)、照明系統(tǒng)控制開關(guān)、空調(diào)系統(tǒng)控制開關(guān)、方向盤、加速踏板、減速踏板、制動踏板、駐車制動手柄、速度調(diào)節(jié)器、斯特林發(fā)動機啟動按鍵及汽車主要工作參數(shù)顯示儀表都安裝在駕駛室，汽車各系統(tǒng)的電源開關(guān)由同一個開關(guān)控制，整車是純電動汽車和斯特林發(fā)電機的組合，方向盤和座椅在駕駛室內(nèi)靠左位置，減速踏板、制動踏板、加速踏板、駐車制動手柄、速度調(diào)節(jié)器安裝在方向盤右方，照明系統(tǒng)控制開關(guān)安裝在方向盤左方，電源開關(guān)、燃燒系統(tǒng)控制開關(guān)、空調(diào)系統(tǒng)控制開關(guān)、斯特林發(fā)電機送電開關(guān)、斯特林發(fā)動機啟動按鍵、汽車主要工作參數(shù)顯示儀表安裝在方向盤前方的面板上，車架安裝在兩個以上的車橋上，車橋兩端裝有車輪，驅(qū)動電動機安裝在車橋上，斯特林發(fā)電機、駕駛室、車箱從頭到尾依次固定在車架上，斯特林發(fā)電機的熱量流出端置于車頭，發(fā)電機安裝在熱量流出端中央的二級密封腔內(nèi)，熱量流出端氣缸及其連接管布置在發(fā)電機周圍的二級密封腔外、冷卻空氣導流罩內(nèi)，冷卻風扇安裝在熱量流出端端面的冷卻空氣導流罩進風口，斯特林發(fā)電機的熱量流入端靠近駕駛室或置于駕駛室下面，熱量流入端氣缸及其連接管置于燃燒室內(nèi)，燃油供給系統(tǒng)由油泵、油箱、油管及其連接線路、電源開關(guān)組成，油管連通噴油嘴，燃燒系統(tǒng)由處于熱量流入端的燃燒室、進氣管、熱交換器、排氣管、風泵、噴油嘴、火花塞、工況控制器壓力傳感器、控制器及其連接線路、電源開關(guān)、控制開關(guān)組成，冷卻系統(tǒng)由冷卻風扇、冷卻空氣導流罩、電源開關(guān)、連接線路組成，電控系統(tǒng)由電子控制器、速度調(diào)節(jié)器及連接儲電裝置、電子控制器、驅(qū)動電動機、速度調(diào)節(jié)器的連接線路組成，斯特林發(fā)電機控制系統(tǒng)由高壓工質(zhì)罐、起動控制器、斯特林發(fā)動機啟動按鍵、工況控制器、減速閥、減速踏板、加速閥、加速踏板、低壓工質(zhì)罐、工質(zhì)增壓泵及其連接線路、電源開關(guān)、連接管路組成，制動系統(tǒng)由制動踏板控制的行車制動和駐車制動手柄控制的駐車制動兩套裝置組成，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向器組成，照明系統(tǒng)由全車的照明燈具、信號燈具、電源開關(guān)、控制開關(guān)及連接線路組成，空調(diào)系統(tǒng)由電動空調(diào)制冷機、風機、電源開關(guān)、控制開關(guān)、冷氣通道及連接線路組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，其特征在于:所述主要工作參數(shù)顯不儀表是里程表、汽車速度表、儲電裝置電量表、發(fā)電機轉(zhuǎn)速表、燃燒室溫度表、高壓工質(zhì)罐壓力表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，其特征在于:所述蓄電裝置為超級電容器或各類蓄電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，其特征在于:所述速度調(diào)節(jié)器有斷開、正向連接調(diào)速、反向連接調(diào)速三種調(diào)節(jié)模式，控制驅(qū)動電動機不運轉(zhuǎn)、正向運轉(zhuǎn)調(diào)速、反向運轉(zhuǎn)調(diào)速三種工作狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，其特征在于:所述燃燒系統(tǒng)的控制信號是工況控制器工質(zhì)壓力，燃油空氣供應(yīng)量隨工況控制器工質(zhì)壓力值增減同步增減。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，其特征在于:所述斯特林發(fā)動機啟動按鍵連接起動控制器，起動控制器連接高壓工質(zhì)罐和各工作腔，起動控制器采集發(fā)動機轉(zhuǎn)子相位信號，啟動按鍵產(chǎn)生起動控制器向處于等溫膨脹過程工作腔注入高壓工質(zhì)的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，其特征在于:所述斯特林發(fā)電機控制系統(tǒng)的加速踏板連接加速閥，減速踏板連接減速閥，加速閥和減速閥都是電磁閥 。
全文摘要
本發(fā)明提供的一種斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車，是純電動汽車和斯特林發(fā)電機的組合。儲電裝置是汽車各系統(tǒng)的供電電源，斯特林發(fā)電機只對儲電裝置充電。汽車電控系統(tǒng)和斯特林發(fā)電機控制系統(tǒng)相配合，使斯特林發(fā)電機驅(qū)動的電動汽車突破了氫燃料電池車、純電動車、內(nèi)燃機混合動力車等三種汽車技術(shù)路線的技術(shù)瓶頸限制。具有熱機效率高、污染物排放少、高原寒冷地區(qū)適應(yīng)性強等優(yōu)點。更重要的是可使用多種燃料、對燃料質(zhì)量要求不高的廣泛適應(yīng)能力，為高效利用化石能源，合理利用生物質(zhì)能源，實現(xiàn)汽車燃料從化石能源過度到生物質(zhì)能源提供了可行的技術(shù)。
文檔編號B60L11/12GK103231661SQ201310165439
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月17日
發(fā)明者孔令斌 申請人:孔令斌