將燃油動(dòng)力汽車改裝插電式混合動(dòng)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(yùn)輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種將燃油動(dòng)力汽車改裝成插電式混合動(dòng)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(dòng)力汽車改裝為插電式混合動(dòng)力汽車的方法，更沒有形成成熟的標(biāo)準(zhǔn)體系，而燃油動(dòng)力汽車的使用不僅油耗較高，進(jìn)而產(chǎn)生的行車費(fèi)用昂貴，而且燃油動(dòng)力汽車在行駛過程中將排放大量尾氣，對(duì)城市空氣質(zhì)量造成嚴(yán)重的影響；如果將燃油動(dòng)力汽車直接取代，那必然造成燃油動(dòng)力汽車本身結(jié)構(gòu)的浪費(fèi)，因此將燃油動(dòng)力汽車改裝為油電混合動(dòng)力汽車的方法是未來交通運(yùn)輸領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。
[0003]將燃油動(dòng)力汽車改裝為插電式混合油電動(dòng)力汽車，主要從汽車的電機(jī)結(jié)構(gòu)及電機(jī)動(dòng)力能源供應(yīng)裝置電池組這兩大結(jié)構(gòu)上進(jìn)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(dòng)力汽車改裝成插電式混合動(dòng)力汽車的方法及裝置，通過在現(xiàn)有普通燃油動(dòng)力汽車的動(dòng)力結(jié)構(gòu)上加入輪轂電機(jī)及輪轂電機(jī)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)，且原有的懸掛及制動(dòng)系統(tǒng)不變；采用大容量的動(dòng)力鋰電池組作為電驅(qū)動(dòng)動(dòng)力結(jié)構(gòu)的動(dòng)力能源，可采用交流220V電源插座對(duì)鋰電池組供電，也可在使用燃油動(dòng)力的同時(shí)，采用車載發(fā)電機(jī)通過車載充電器對(duì)動(dòng)力鋰電池組進(jìn)行供電，電機(jī)結(jié)構(gòu)及電機(jī)結(jié)構(gòu)能源供應(yīng)裝置的改進(jìn)，不僅降低了油耗及行車費(fèi)用，而且減少了汽車尾氣的排放，對(duì)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(shí)現(xiàn):將燃油動(dòng)力汽車改裝成插電式混合動(dòng)力汽車的方法，在燃油動(dòng)力汽車的后輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上加裝輪轂電機(jī)及電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)；采用動(dòng)力鋰電池組結(jié)合鋰電池保護(hù)模塊作為輪轂電機(jī)動(dòng)力；使用交流220v電源對(duì)鋰電池組充電或/在使用汽油動(dòng)力情況下，使用車載發(fā)電機(jī)通過車載充電器對(duì)電池充電。
[0006]在燃油動(dòng)力汽車的后輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)上加裝輪轂電機(jī)及電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，主要針對(duì)兩驅(qū)燃油動(dòng)力汽車，輪轂電機(jī)替代原有燃油動(dòng)力汽車的后輪輪轂安裝架，加裝輪轂電機(jī)后后輪剎車系統(tǒng)不變，同時(shí)燃油動(dòng)力汽車中后輪為轂剎的結(jié)構(gòu)改裝為碟剎結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電驅(qū)動(dòng)功能；通過新增電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)新增輪轂電機(jī)的控制，原有的燃油動(dòng)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(dòng)力汽車上繼續(xù)使用，當(dāng)采用電驅(qū)動(dòng)作為汽車動(dòng)力時(shí)，將變速箱排擋防止在空擋位置即可，這樣設(shè)置原燃油動(dòng)力汽車手動(dòng)擋在電驅(qū)動(dòng)情況下相當(dāng)于自動(dòng)擋汽車。
[0007]采用動(dòng)力鋰電池組結(jié)合鋰電池保護(hù)模塊作為輪轂電機(jī)動(dòng)力，現(xiàn)有技術(shù)中鋰電池保護(hù)板與充電器是獨(dú)立的，且由于功能相近，在使用時(shí)很難結(jié)合在一起，本發(fā)明通過將充電和保護(hù)裝置合二為一，采用積木式結(jié)構(gòu)獨(dú)立對(duì)單個(gè)鋰電池充電和管理，即每個(gè)單體鋰電池對(duì)應(yīng)獨(dú)立的充電電路和保護(hù)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(shí)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(dòng)力鋰電池組作為動(dòng)力，可采用兩種方式對(duì)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(dòng)力鋰電池組充電；第二，在使用燃油或汽油作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力情況下，使用車載發(fā)電機(jī)通過車載充電器對(duì)動(dòng)力鋰電池組充電。
[0009]進(jìn)一步地，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，將燃油動(dòng)力汽車改裝為插電式混合動(dòng)力汽車的方法中采用平板電腦監(jiān)控鋰電池組電機(jī)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(duì)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(jī)和控制器溫度顯示、電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)故障報(bào)警等結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控；該監(jiān)控鋰電池組電機(jī)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(shí)現(xiàn)與相關(guān)網(wǎng)站的鏈接。
[0010]進(jìn)一步地，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，對(duì)于后橋驅(qū)動(dòng)汽車，采用后橋中置電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，保留變速箱結(jié)構(gòu)和離合系統(tǒng)，拆卸下發(fā)電機(jī)，將直流無刷電機(jī)與拆卸下發(fā)電機(jī)傳動(dòng)軸直接連接。
[0011]進(jìn)一步地，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，將普通燃油動(dòng)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(dòng)力汽車改裝成插電式混合動(dòng)力汽車的裝置，該裝置包括輪轂電機(jī)、電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，鋰電池模塊組件；
輪轂電機(jī)包括電機(jī)外殼、電機(jī)蓋和電機(jī)軸，電機(jī)軸貫穿在電機(jī)外殼和電機(jī)蓋中部，且電機(jī)軸通過法蘭盤與電機(jī)外殼和電機(jī)蓋固定，電機(jī)外殼相對(duì)于電機(jī)蓋的另一側(cè)設(shè)有呈環(huán)帶分布的固定螺栓，電機(jī)軸的兩端均設(shè)有汽車推力軸承連接電機(jī)外殼和電機(jī)蓋；電機(jī)外殼內(nèi)部設(shè)有逆變器，逆變器嵌插固定在電機(jī)軸上，逆變器內(nèi)部安裝有金屬線芯，金屬線芯與電機(jī)軸內(nèi)部通入的電機(jī)電纜相連；
其中輪轂電機(jī)又稱車輪內(nèi)裝輪轂電機(jī)又稱車輪內(nèi)裝電機(jī)，電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)輪轂電機(jī)進(jìn)行控制，其中電驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)為所屬領(lǐng)域的公知常識(shí)，輪轂電機(jī)的最大特點(diǎn)就是將動(dòng)力、傳動(dòng)和制動(dòng)裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動(dòng)車輛的機(jī)械部分大大簡化。在混合動(dòng)力汽車改裝方案里，采用輪轂電機(jī)，對(duì)汽車原有結(jié)構(gòu)基本不做大的改變，在純電動(dòng)汽車領(lǐng)域，采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，可以避免復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)裝置，使電動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)行駛最高可達(dá)120km/h，并且在高速制動(dòng)情況下軸承不會(huì)發(fā)熱燒毀；
鋰電池模塊組件包括動(dòng)力鋰電池組和鋰電池保護(hù)模塊，動(dòng)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(gè)錯(cuò)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(gè)或多個(gè)電池模塊；鋰電池保護(hù)模塊包括相互連接的整流濾波模塊和充放電保護(hù)模塊，充放電保護(hù)模塊包括多個(gè)保護(hù)子模塊，保護(hù)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(dòng)力鋰電池組中的一個(gè)塑料夾安放一個(gè)可充電的單體聚合物鋰離子電芯并通過金屬U型卡進(jìn)行單體聚合物鋰離子電芯與塑料夾的固定而構(gòu)成一個(gè)電池模塊的動(dòng)力鋰電池組；多個(gè)安放有單體聚合物鋰離子電芯的塑料夾按照相鄰兩個(gè)單體聚合物鋰離子電芯錯(cuò)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(gè)電池模塊的動(dòng)力鋰電池組。多個(gè)電池模塊的動(dòng)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(dòng)力電池組的工作需求。
[0014]所述鋰電池保護(hù)模塊中主要通過充放電保護(hù)模塊對(duì)動(dòng)力電池組進(jìn)行過充保護(hù)、過放保護(hù)、過壓保護(hù)、過溫保護(hù)及均衡充電保護(hù)。充電時(shí)，整流濾波模塊將市電的交流電壓轉(zhuǎn)換為動(dòng)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(duì)單體聚合物鋰離子電芯單進(jìn)行單獨(dú)的充電保護(hù)；放電時(shí)，也是由分控芯片模塊對(duì)單體聚合物鋰離子電芯單進(jìn)行單獨(dú)的放電保護(hù)。一組保護(hù)子模塊中由一個(gè)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(dú)連接一個(gè)單體聚合物鋰離子電芯的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)單獨(dú)對(duì)每個(gè)單體聚合物鋰離子電芯進(jìn)行充放電保護(hù)的功能，且兩個(gè)分控芯片模塊為一組通過一個(gè)總控芯片模塊連接，既能保證均衡充電以及保護(hù)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(jìn)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(jìn)行動(dòng)作:若檢測結(jié)果符合安全閥閾值，對(duì)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(duì)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(hù)動(dòng)力鋰電池組整體的安全。所述檢測單元設(shè)置有多個(gè)溫度檢測點(diǎn)，以保證對(duì)動(dòng)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(shí)現(xiàn)過充、過放、過壓、過溫時(shí)的斷路保護(hù)，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(jìn)一步地，為更好的實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，所述塑料夾包括一對(duì)支架單元、第二緊固件和絕緣板，一對(duì)支架單元對(duì)稱設(shè)置在單體