專利名稱：低溫深冷混合動(dòng)力氣動(dòng)汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種混合動(dòng)力道路運(yùn)輸工具. 背景技術(shù)，.石油、煤^A—次性不可再生的礦物能源，形成它要經(jīng)過(guò)幾千年、上億年的時(shí)間:近兩個(gè)世紀(jì)，人類^K開發(fā)利用石油，JUH內(nèi)燃機(jī)汽車，使人類進(jìn)入了工業(yè)化、現(xiàn)代化社會(huì)，同時(shí)也產(chǎn)生了全球關(guān)注的 能源枯竭和環(huán)境污染，為此人類社會(huì)已經(jīng)付出了巨大的代價(jià)，影響了 社會(huì)的發(fā)展。罔此開發(fā)潔凈的可再生能源的環(huán)保生態(tài)電動(dòng)汽車已成為人類^t會(huì)的共識(shí).肖前由于開發(fā)電動(dòng)汽車i^存在技術(shù)難度高、制造成 本高、續(xù)駛里程短、沒(méi)有符合電動(dòng)汽車技術(shù)性能的電動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī)) 和電池(能量源)，所以開發(fā)以電能支持的新型低溫深冷混合動(dòng)力氣動(dòng) 汽車已成為人類社會(huì)的緊迫課趙.發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種低溫深冷混合動(dòng)力氣動(dòng)汽車.該 低溫深冷混合動(dòng)力氣動(dòng)汽車(混合動(dòng)力氣動(dòng)車)是以電能分別轉(zhuǎn)換成液態(tài)氣(低溫冷量)為該車補(bǔ)充燃料，同時(shí)為該車電池充電為能量源 (能源)，以液氣發(fā)動(dòng)機(jī)(冷量膨脹機(jī)、冷U動(dòng)機(jī))與電機(jī)(電動(dòng)機(jī) /發(fā)電機(jī))為動(dòng)力源，逋過(guò)動(dòng)力組合器(行星齒輪機(jī)構(gòu))，由人工控制 高效率將能量源轉(zhuǎn)化成車身的動(dòng)能，是實(shí)現(xiàn)清潔、環(huán)保、安全、節(jié)能 的新型道i^運(yùn)輸工具。結(jié)合附困1,本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)趙所采用的技術(shù)方案是 由冷量膨脹機(jī)l、 ^il蒸發(fā)器2、高速蒸發(fā)器3、離合器4、軸制動(dòng)器 5、液態(tài)氣貯柵6通過(guò)管道、M分別連成一體組成液氮發(fā)動(dòng)機(jī)(冷氣 驅(qū)動(dòng)裝置)與電機(jī)8、電機(jī)軸制動(dòng)器IO、電子控制器9、,電池組ll 通過(guò)電珞、；Mfclj^—體組咸電力電子堪動(dòng)裝里，再經(jīng)動(dòng)力組合器7、 差速器、半軸、車,it^L械(軸)^A—體，組成車身動(dòng)力駔動(dòng)裝 置，通過(guò)上迷各部分分別由機(jī)減、電路、管道、軸經(jīng)it^MU^接、電子聯(lián)接、電力聯(lián)接、熱聯(lián)接構(gòu)成低溫深冷混合動(dòng)力氣動(dòng)汽車。按照上迷裝置，首先使冷流體液態(tài)氣吸收了熱流體空氣放出的熱 量而被復(fù)熱到接近大氣的溫度，即熱流體放出熱量，冷流體吸收熱量， 熱流體放出的熱量應(yīng)等于它所減少的能量，冷流體吸收的熱量應(yīng)等于 它所增加的能量，冷流體能量的增加應(yīng)等于熱流體能量的減少，它們之間沒(méi)有功量的交換.即由液態(tài)氣沐點(diǎn)77.36k復(fù)熱到接近大氣的溫度 288k,即溫度越高氮?dú)夥肿拥膭?dòng)能越大，氮?dú)夥肿拥奈荒芤簿驮酱螅?溫廑^^低氣氣分子的動(dòng)能也就越小.同時(shí)氮W力由0.101Mpa升高 到10.1Mpa，即氨氣JNi體積3^L擴(kuò)大達(dá)到液態(tài)時(shí)的646倍，即氣氣 的體積表示氣氣中分子之間位能的大小，體積越大分子之間距離越大， 氮?dú)夥肿拥奈荒芤簿驮酱?，?dāng)?shù)獨(dú)?工質(zhì)氣體)^AJ8^脹機(jī)(冷W 動(dòng)機(jī))時(shí)壓力高、體積小分子間距離小，當(dāng)通itJil^旋轉(zhuǎn)工作輪一 定形狀的流道時(shí)，根振氣流動(dòng)量矩變化規(guī)律，動(dòng)量矩發(fā)生改變，消耗 氮?dú)獗旧淼膬?nèi)能，氮?dú)馇⒅到礮^膨l^內(nèi)膨脹而做功輸出^t功率。按照上述裝置，由人工控制將直流電源(電池)功率，經(jīng)位置傳 感器、逆變器、控制器組成的自同步式或自控式變頻月步電路與功率 邏輯開關(guān)構(gòu)成的換相電路；由位置傳感器檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極的位罝信號(hào)， 控制器對(duì)轉(zhuǎn)子位置倌號(hào)進(jìn)行羅輯處理，產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號(hào)，開關(guān)信 號(hào)以一定的邏輯關(guān)系分配給電機(jī)本體定子電柩各相繞組，使電M入 交流方波電流(矩形脈沖波)在電機(jī)中產(chǎn)生梯形波的磁場(chǎng)分布和梯形 波的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).同時(shí)采用離散轉(zhuǎn)子位置反饋信號(hào)控制換向，無(wú)需坐 標(biāo)變換，使電機(jī)定子電樞繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng) 磁動(dòng)勢(shì)在空間始^HM^(X/2)rad電角度，產(chǎn)生電柩轉(zhuǎn)矩輸出M功 率。按照上述設(shè)置，為了實(shí)現(xiàn)車輛的串聯(lián)、并聯(lián)或M以及復(fù)合式的 多種混合駕lfc溪式，液氣發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)之間以及差速器、半軸、牟輪 之間必須進(jìn)行機(jī)械鏈接,聯(lián)接裝置為動(dòng)力組合器-行星齒輪機(jī)構(gòu),其中， 中心輪與液氣發(fā)動(dòng)機(jī)4Ma連，齒鷉與電機(jī)柚相連，杼星架通過(guò)差速器 與半軸、車輪相連組成混合動(dòng)力駔動(dòng)裝置。驅(qū)動(dòng)裝置把串聯(lián)和并聯(lián)混 合駔動(dòng)結(jié)合成一體，經(jīng)人工調(diào)整控制可以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)到串聯(lián)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)換， 即由液氣發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或電機(jī)單獨(dú)駆動(dòng)，以及液氨發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)混 合驅(qū)動(dòng).在混合驅(qū)動(dòng)時(shí)具有并聯(lián)壤動(dòng)和串聯(lián)驅(qū)動(dòng)時(shí)的特點(diǎn)，即液氣發(fā)動(dòng)機(jī)能獨(dú)立工作于最小^區(qū)，由于采用了行星齒輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)節(jié)氣岡(控制閥)全開車輛加速行駛時(shí)，液氮發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)同時(shí)工作提供車 輛所需動(dòng)力，f輛在等速行欲時(shí)，液氣發(fā)動(dòng)機(jī)工作于最小氣耗狀態(tài)，電機(jī)也同時(shí)工作并通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)減速，此時(shí)液氮發(fā)動(dòng);M1供最小 轉(zhuǎn)矩和最小功率，車輛所需的動(dòng)力由電機(jī)提供.通過(guò)人工調(diào)節(jié)控制在保證車輛正常行駛下實(shí)現(xiàn)液態(tài)氣和電能消耗 量保持最小，對(duì)于反復(fù)工況法循環(huán)行駛棋式，電池能量水平同循環(huán)開 始和結(jié)束時(shí)相同.對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向(或倒車)是道過(guò)控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)，電池提供給電機(jī)的能量用于車輛的加速和等速法工況行軟a再生制動(dòng)時(shí)，通過(guò)分離離合器制動(dòng)中心輪，行星齒輪機(jī)構(gòu)的自由 度減少到一個(gè)，電機(jī)工作于發(fā)電機(jī)棋式，制動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能給電池充 電，車輛在^^Mf皸時(shí)，只有發(fā)動(dòng)機(jī)工作，電機(jī)關(guān)閉，行星齒輪M的齒鵬被鎖定，行星齒輪機(jī)構(gòu)的自由度減少到一個(gè)./ 有益效果混合動(dòng)力氣動(dòng)車具有低溪緣色燃料、安全、環(huán)保、節(jié)能、高效， 只排放純凈無(wú)害氣氣，無(wú)度熱。附.困說(shuō)明閨1是本實(shí)用新型實(shí)施例1結(jié)構(gòu)原理閨.困2 4_本實(shí)用新型冷量膨1^ 1結(jié)構(gòu)原理困. 困3是本實(shí)用新型離速蒸發(fā)器3結(jié)構(gòu)原理田. 困4是本實(shí)用新型離速蒸發(fā)器3， A點(diǎn)局部放大困， 困5是本實(shí)用新型液態(tài)氣貯橫6結(jié)構(gòu)原理困. 圖6是本實(shí)用新型電機(jī)8錄構(gòu)原理困， 圖7是本實(shí)用新蹇電予控制審9電路原理赒。
閨8是本實(shí)用新型動(dòng)力組合器7結(jié)構(gòu)原理閨.具體實(shí)施方式
結(jié)合附困2，冷量膨H^ 1在外殼中由兩個(gè)凸出部分彼此交錯(cuò)， 一個(gè)順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，另一個(gè)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成雙轉(zhuǎn)子型客 積式冷氣膨脹機(jī)，外殼有一個(gè)氣氣進(jìn)口， 一個(gè)氬氣出口.在困1中，HS3i蒸發(fā)器2為列管式通用氣-氣熱交換器.結(jié)合附困3，高速蒸發(fā)器3由廢氣(氣氣)渦輪增壓器與列管式 氣-氣熱交換器組成，通過(guò)管道將廢氣渦輪增壓器空氣出口與列管式氣 -氣熱交換器空氣進(jìn)口連成一體。閨4是離速蒸發(fā)器3中列管式氣-氣熱交換器內(nèi)裝置的波故管局部 放大困。在困1中，離合器4為電動(dòng)汽車通用離合器， 在困l中，軸制動(dòng)審5為電動(dòng)汽車通用軸制動(dòng)器。 結(jié)合附困5，液態(tài)氣貯橫6由臥式 筒形外殼，兩端半球形封頭， 中部與垂直W筒形開口平頂進(jìn)出口相連；圃筒形內(nèi)膽，兩端半球形封 頭，中部與垂直圃辨形開口平頂進(jìn)出口相連；外殼與內(nèi)膽之間為多層 絕熱^高真空狀態(tài)，外殼與內(nèi)IS^間進(jìn)出口頂部由'絕熱樹脂密封， 頂部圃形活動(dòng)絕熱樹脂頂蓋有進(jìn)液管、排氣管，下部通過(guò)絕熱管遣與 低溫液氮柱塞泵進(jìn)口相連。通過(guò)管道將低溫液氣柱塞泵出口與m蒸發(fā)器進(jìn)口 ， tol蒸發(fā)器 出口與,高速蒸發(fā)器氣氣進(jìn)口 ，高速蒸發(fā)器氣氣出口經(jīng)控制閥與冷量膨 脹機(jī)氣氣進(jìn)口分別連成一體；通過(guò)軸將冷量膨脹機(jī)動(dòng)力輸出端與離合器動(dòng)力輸入端，離合器動(dòng)力輸出端與軸制動(dòng)器動(dòng)力輸入端，軸制動(dòng)器動(dòng)力輸出端與動(dòng)力組合器氣動(dòng)動(dòng)力輸入端分別連成一體；通過(guò)管道將 冷量膨脹機(jī)氮?dú)獬隹谂c髙速蒸發(fā)器廢氣渦輪增壓器氣氣進(jìn)口連成一 體，通過(guò)上迷各部分通過(guò)管道、機(jī)械(軸)分別連成一體組成液氣發(fā) 動(dòng)機(jī)(冷氣駔瑜裝里)，餘合附困6,電機(jī)8由定于電柩、^Ut轉(zhuǎn)子通it^卜殼、袖、位置
傳感器構(gòu)成的電機(jī)本體與電于換向開關(guān)電路組成未磁無(wú)刷直流電機(jī)(電動(dòng)積J發(fā)電機(jī))，其中電機(jī)本體由一定磁^D寸數(shù)的^M4體轉(zhuǎn)子與一個(gè)多相的定子電樞繞組構(gòu)成，轉(zhuǎn)子是將瓦片狀的^uft體貼在轉(zhuǎn)子外表面，或?qū)⒂纈t體內(nèi)嵌到轉(zhuǎn)子鐵心中，定子上開有齒槽，齒槽數(shù)是轉(zhuǎn)子 極數(shù)和相數(shù)的筆數(shù)倍，定子電樞繞組為開啟式或閉合式固定在定子鐵心齒槽內(nèi)，定于電;ffiL鐵心由^^鋼片疊壓而成，定子電柩繞組的端頭與 相應(yīng)的電子開，電路相連接，定子電樞繞組采用分?jǐn)?shù)橫繞組，具有多種接線方式 位置傳感器是一種無(wú);Mll接觸檢測(cè)轉(zhuǎn)子磁極位置的，由傳感器轉(zhuǎn) 子與傳感器定子組成的裝置，其中傳感器轉(zhuǎn)子閨定于電機(jī)軸上連成一 體同軸旋轉(zhuǎn)，傳感器定子安置在定子外殼中，并檢測(cè)提供轉(zhuǎn)子磁極位 罝信號(hào)，按照一定的邏輯關(guān)系去觸發(fā)電子換向開關(guān)電路.位置傳感器 分為電磁式位里傳感器、光電式位置傳感器、霍爾式位置傳感器。在困i中，電機(jī)軸制動(dòng)器io為電動(dòng)汽車通用電機(jī)軸制動(dòng)器。結(jié)合附困7，在電子控制器9中電子換向開關(guān)電珞是由適當(dāng)數(shù)量的半導(dǎo)體功率原件組成的功率邏輯開關(guān)單元與位置傳感器信號(hào)處理單元，并與相應(yīng)的定子電柩繞組相連接，由位置傳感器所產(chǎn)生的倌號(hào)經(jīng)過(guò)一定邏輯處理后去觸發(fā)、控制各功率半導(dǎo)體元件(邏輯開關(guān)單無(wú))的導(dǎo)通與截止，去控制定子電柩各相繞組導(dǎo)通的順序與時(shí)間，將電源 的功率以一定邏輯關(guān)系分配給電機(jī)定子電樞各相繞組，產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩，輸出城功率.在困1中，蓄電池組11為閥控鉛酸蓄電池或高壓鎳氣蓄電池。通過(guò)軸將電機(jī)動(dòng)力輸出端與電機(jī)軸制動(dòng)器動(dòng)力輸入端，電機(jī)軸制動(dòng)器動(dòng)力輸出端與動(dòng)力組合器電動(dòng)動(dòng)力榆入端分別連成一體；通過(guò)上述各部^HtifcWft (軸)、電路分別連成一體組成電力電子駔動(dòng)裝置.結(jié)合附閨8,在動(dòng)力組合器7中，由液氮發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力搶入軸、電 機(jī)動(dòng)力輸入軸、中心齒輪、行星嗇輪、行星齒耠架、齒圃、動(dòng)力輸出 驅(qū)動(dòng)軸、外殼組成兩自由度單層行星齒輪機(jī)構(gòu).液氣it動(dòng)M過(guò)離合器、軸制動(dòng)器帶動(dòng)軒-星齒輪機(jī)構(gòu)的中心輪轉(zhuǎn)
動(dòng)，然后通過(guò)行星齒輪和行星齒輪架帶動(dòng)動(dòng)力輸出驅(qū)動(dòng)軸、驅(qū)動(dòng)橋、 半軸驅(qū)動(dòng)車輪與車身行駛，此時(shí)行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圃被驅(qū)動(dòng)電機(jī)的軸制動(dòng)器鎖定.驅(qū)動(dòng)電M過(guò)軸制動(dòng)器帶動(dòng)行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒鵬轉(zhuǎn)動(dòng)， 然后通過(guò)行星齒輪和行星齒輪架帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)橋、半軸、車輪驅(qū)動(dòng)車輛行 駛。此時(shí)行星聿輪機(jī)構(gòu)的中心輪被駔動(dòng)電機(jī)的軸制動(dòng)器鎖定。由于液 氮發(fā)動(dòng)機(jī)軸制考器與電機(jī)軸制動(dòng)器的作用，電機(jī)的發(fā)電^溪式和電動(dòng) M式的轉(zhuǎn)換只能獨(dú)立進(jìn)行駔動(dòng)而不能疊加。再生制動(dòng)^軸制動(dòng)器使中心輪固定，由行星齒輪、行星齒輪架和 齒圃帶動(dòng)駔動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)電M式發(fā)電，回收再生制動(dòng)的能量.通過(guò)軸將動(dòng)力組合器動(dòng)力輸出端與駔動(dòng)橋、半軸、車輪分別連成 一體，通過(guò)上迷各部分分別經(jīng)機(jī)械(軸)連成一體組成車身動(dòng)力驅(qū)動(dòng) 裝置，通過(guò)上迷各部分裝里分別與車身連成一體，構(gòu)成低溫深冷混合 動(dòng)力氣動(dòng)汽車。實(shí)施例l，以商用混合動(dòng)力氣動(dòng)車(出租車)為例，其主要技術(shù)^!t設(shè)計(jì)如下最高時(shí)速120公里(km)，最遠(yuǎn)航程( 一次加注燃料續(xù)駛里程) 混合工況法400公里(km )， 0~90km/h加速時(shí)間9s，最大坡度60%， 燃料加注時(shí)間30mm，燃料液態(tài)氣(N2)、電能。配置全球定位系統(tǒng)(CPS)，駕駛員信息中心(DIC)，車輛電 子裝置中心(VEC)，人工智能控制器(AI)，能量管理系統(tǒng)(EMS)， 電池管.理系統(tǒng)(BMS)，氣象信息系統(tǒng)，車栽通迅系統(tǒng)，電子地困， 行人被動(dòng)式安全保護(hù)系統(tǒng)，防撞雷達(dá)，珞面探測(cè)器，車-車間距探測(cè)器， CAN總線，電熱變溫坐椅，安全氣囊(SRS)，車輪防抱死制動(dòng)系統(tǒng) (ABS )。
權(quán)利要求1.低溫深冷混合動(dòng)力氣動(dòng)汽車，由冷量膨脹機(jī)(l)、低速蒸發(fā)器(2)、高速蒸發(fā)器(3)、離合器(4)、軸制動(dòng)器(5)、液態(tài)氣貯橫(6) 通過(guò)管道、^Nl分別連成一體組成液氣發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)(8)、電機(jī)軸制 動(dòng)器(10)、電'子控制器(9)、蓄電池組(ll)通過(guò)電路、機(jī)械連成一 體組成電力電予驅(qū)動(dòng)裝置，經(jīng)動(dòng)力組合器(7)、差速器、半釉、車輪 通過(guò)機(jī)械連成一體組成車身動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)上迷各部分分別由機(jī) 械、電珞、管道、軸經(jīng)itWi^接、電子聯(lián)接、電力聯(lián)接、熱^i接構(gòu) 成低溫深冷混合動(dòng)力氣動(dòng)汽車，其特征是通過(guò)管道將低濕液氣柱塞 泵出口與^il蒸發(fā)器進(jìn)口， M蒸發(fā)器出口與高速蒸發(fā)器氣氣進(jìn)口， 高速蒸發(fā)器氣氣出口經(jīng)控制閥與冷童膨J^氣氣進(jìn)口分別連成一體； 通過(guò)軸將冷量膨I^L動(dòng)力輸出端與離合器動(dòng)力輸入端，離合器動(dòng)力輸 出端與軸制動(dòng)器動(dòng)力輸入端，軸制動(dòng)器動(dòng)力輸出端與動(dòng)力組合器氣動(dòng) 動(dòng)力輸入端分別連成一體；通過(guò)管道將冷量膨脹機(jī)氣氣出口與高速蒸 發(fā)器廢氣渦輪增壓器氣氣進(jìn)口連成一體，通過(guò)軸將電機(jī)動(dòng)力輸出端與 電機(jī)軸制動(dòng)器動(dòng)力輸入端，電機(jī)軸制動(dòng)器動(dòng)力輸出端,動(dòng)力組合器電動(dòng)動(dòng)力輸入端分別連成一體；通過(guò)軸將動(dòng)力組合器動(dòng)力輸出端與祖動(dòng) 橋、半軸、車輪分別連成一體。
專利摘要低溫深冷混合動(dòng)力氣動(dòng)汽車。該車是以電能分別轉(zhuǎn)換成液態(tài)氮-低溫冷量為該車補(bǔ)充燃料，同時(shí)為該車電池充電為能量源-能源，以液氮發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)為動(dòng)力源，通過(guò)動(dòng)力組合器，經(jīng)由底盤、車身、車輪、機(jī)械、電路分別通過(guò)電子聯(lián)接、電力聯(lián)接、熱聯(lián)接、機(jī)械聯(lián)接構(gòu)成低溫深冷混合動(dòng)力氣動(dòng)汽車。該車由人工控制高效率將能量源轉(zhuǎn)化成車身的動(dòng)能，是實(shí)現(xiàn)清潔、環(huán)保、安全、節(jié)能的新型道路運(yùn)輸工具。
文檔編號(hào)B60K6/00GK201021116SQ200720093478
公開日2008年2月13日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月30日
發(fā)明者肖英佳 申請(qǐng)人:肖英佳