CN103895490A - 半并联混合动力及控制车辆*** - Google Patents

Abstract

半并联混合动力及控制车辆***，属于机电运动机械领域，此混合动力***可以用于三轮车，四轮车，多轮车；还可以用于发电***，充电***，刹车能量和惯性能量利用反充电***。各个分***分别进行车辆的组合复合结构***的各种用途。各个分***分别进行车辆的组合复合结构***的各种使用方法。本发明借用已有专利多个；各***均有独立性，组合型，复合型；共请求22项专利保护项。摘要附图的技术方案简述：单向箭头为单方向输出功能，双向箭头为输入和输出双向功能；例如：主蓄电池组可以被外插式充电器充电，也可以被车辆驱动轮惯性充电，和可以被发动机充电(通过耦合器)；半并联混合动力也有独联、也有并联。

Description

半并联混合动力及控制车辆***

技术领域：

半并联混合动力及控制车辆***，属于机电运动机械领域，此混合动力***可以用于三轮车，四轮车，多轮车；还可以用于发电***，充电***，刹车能量和惯性能量利用反充电***。 

背景技术：

混合动力汽车的种类目前主要有3种。一种是以发动机为主动力，电动马达作为辅串联混合动力电动汽车原理助动力的“并联方式”(图2)。这种方式主要以发动机驱动行驶，利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征，在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时，用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的油耗。这种方式的结构比较简单，只需要在汽车上增加电动马达和电瓶。 

另外一种是，在低速时只靠电动马达驱动行驶，速度提高时发动机和电动马达相配合驱动的“串联、并联方式”(图3)。启动和低速时是只靠电动马达驱动行驶，当速度提高时，由发动机和电动马达共同高效地分担动力，这种方式需要动力分担装置和发电机等，因此结构复杂。 

还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”(图1)，发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动***只是电动马达，但因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力汽车的一种。 

车载动力源有多种：蓄电池、超级电容、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机普锐斯混合动力汽车组，当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车 

有观点认为，混合动力汽车只是一种过渡产品，发展新能源汽车的终极目标是电动汽车，因此中国应该跨过混合动力，直接发展电动汽车，实现弯道超车。现在看不是这样。科技部发布的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划(摘要)》指出：纯电动、混合动力和燃料电池三种类型的电动汽车技术各自具有最优的适用车型。对短途出行需求，可采用小型纯电动汽车；对长途出行需求，主要采用混合动力汽车、插电式混合动力汽车或者燃料电池汽车。中型电动车如比亚迪E6的电池重量接近500公斤，而且占用了车内的大部分空间，因此在中大型车辆上不宜采用纯电模式，只有采用混合动力。 

过去认为混合动力汽车价格比较高，现在已经有了变化。如第二代普锐斯采用的是1.5L发动机，在国内的起价是25.98万元；第三代普锐斯采用的是1.8L发动机，第三代普锐斯在美国的零售价是2.7万美元，折合人民币17万多元。目前国内最低的官方价格是22.98万元，最高价格是26.98万元，网上商家报价是16.79万-26.98万元。而且混合动力汽车不能单以发动机排量来做横向比较，比如1.8L混合动力汽车总动力相当于2.0L级的轿车，且油耗比第二代更低。这样一来，价格的差距就小多了。 

美国对每一个符合条件的混合动力车型确定一个抵税额度，这个抵税额度低于电动汽车(最高7500美元)，普瑞斯为3150美元，但这个抵税额将随着车企的混合动力汽车季度销量达到6万辆及以上，开始减少，从第六个财季开始就不再有税收优惠。例如，如果一个美国人在2006年7-9月购买一辆普瑞斯，可获3150美元的税收抵免，而从2007年10月1日开始不再税收抵免。相对来说，国内对混合动力汽车3000元的补贴还是太少，至少要提到2万-3万元。补贴最好采用减税的办法，直接给钱的并不是好方式。 

很多人认为混合动力汽车省下的油钱比不上高出的价格，算经济账划不来。美国官方公布的第三代普瑞斯平均油耗为4.7L/100km、英国公布的为3.9L/100km、工信部给出的为4.3L/100km。相比较，2.0L轿车在高速路百公里油耗为5-6L，有的到7L，拥堵道路8-12L，平均6.5-9.5L。混合动力按4.5L/100km计算，则节油率能达到30％-50％。2006年的一次比赛中，有的普瑞斯一箱油(45L)跑了1227.5公里(当然高速工况居多)；前不久杭州朋友参加北京车展，雷克萨斯CT200h一箱油跑了1240公里，记录还是很可观的。许多人试驾混合动力汽车，一箱油很容易跑到1000公里。插电式混合动力汽车还可以加上电池充满电之后所增加的行驶里程。 

混合动力汽车的优势不仅是节油，更是环保。汽车怠速时，尾气CO、HC浓度高，随着速度的增加，CO、HC浓度下降(NO2的情况相反，速度增加排放浓度加大)，有的欧洲城市已经要求停车时熄火。混合动力汽车没有怠速工况，启动和低速时用电力，因此可以明显减少污染物排放。在北京这样的大城市，中心区的平均车速为19.7公里/小时，有人预言将要降到15公里/小时，PM2.5必然要大幅度增加，在这时，混合动力的优势就可以显现出来。 

复合动力汽车(亦称混合动力汽车，英文为Hybrid Power Automobile)是指车上装有两个以上动力源：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。 

发明内容：

本发明是一类半并联混合动力及控制车辆***，其混合动力技术主要包括：结构布置安装；动力耦合；动力源特点；故障诊断；管理程序；通信；信号检测；执行器；总体控制。 

本发明是一类半并联混合动力及控制车辆***，其混合动力的功能主要包括：提升安全性，加工便利，优化充放电性，提升驾驶感觉，降低排放，减少制造消耗能量，降低成本，结构简单，提升燃油经济型，延长使用寿命，扩大使用范围，提高传动效率，学习性强，整车重量。 

1、本发明是一类半并联混合动力及控制车辆***，与现有的串联混合动力***(图1)完全不同，与现有的并联混合动力***(图2、图3)有很大区别，我们是半并联混合动力***(图4)，其特征在于：新型发动机和新型电机并联减速组合差速器驱动车辆结构，以及新型电机控制器、新型发动机控制器和组合控制器***，操作通信***、悬挂减震和降噪***、组合油门踏板***。 

1.1如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的发动机结构，其动力源特点特征在于：自动离心式离合器，带拉线的片式离合器，带双水壶自排气高水箱的冷却***，带燃油输油泵的燃油***，带循环变速的发动机。 

方案一：自动离合器去掉单向器，减少反拖；片式离合器带拉线，增加换挡的可靠性； 

方案二：带双水壶自排气高水箱的冷却***；低成本的单水壶，高水箱的冷却***。 

方案三：带燃油输油泵的燃油压力***；低成本的自重燃油输送***。 

方案四：发动机可以是带离合器的与电机通过耦合器相联。 

方案五：电喷发动机的ecu可以与控制器组合形成整车控制***。 

方案六：发动机可以为柴油、汽油、天然气、氢气、沼气、等各种燃料；发动机可以是单缸，也可以是双杠，多缸；可以是二冲程、四冲程、也可以是六冲程。 

1.2如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的电机结构，其特征在于：无碳刷的48v三相交流正弦调频变速***，带暖风的直流电机(专利号：201120019270.9)。 

方案一：无碳刷的48v三相交流正弦调频变速***，带热风冷却输出的电机，可以省掉电暖风；也提升安全性。 

方案二：利用电动车辆的低压变频异步电机(专利：ZL200820099608.4)，可以实现的成本。 

方案三：利用永磁电机转子结构(专利号：201220285016.7)的稀土永磁直流电机，效率高，控制操作方便。 

1.3如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的减速组合差速器结构，其动力耦合特征在于：可以选择有或没有倒档、正档换挡结构的差速器，带电机减速器和带发动机减速器的组合差速器。 

方案一：可以选择有(功能齐全)或没有倒档(加工便利)、正档换挡结构的差速器，。 

方案二：带齿轮电机减速器和带发动机减速器的组合差速器，差速器为两箱合一的组合耦合器，电机带倒档。 

方案三：链条传动减速电机和差速器耦合，燃油可以有倒档，差速器独立不变(加工便利)；电机也可以带倒档。 

1.4如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的电机控制器结构，其特征在于：能够利用刹车能量和下坡能量以及滑行能量发电反冲电的电动机，能使车辆无级减、加速的控制软件，能给电池补充能量；还有通信***给后尾灯减速或刹车警示信号。 

方案一：在刹车踏板上设置控制开关(专利号：ZL200820099606.5)，利用刹车能量发电反充电的电动机控制软件，能使车辆无级减速的控制***，能给电池补充能量，同时通信***给后尾灯减速或刹车警示信号。 

方案二：在下坡时，轻点刹车，利用其惯性能量发电的电动机控制软件，能使车辆无级减速，能给电池补充能量；也提升了安全性；同时也优化了充放电性能；通信***给后尾灯减速或刹车警示信号。 

方案三：在加速踏板上设置控制***(专利：ZL200820099605.0)，当加速踏板松到底时，利用滑行能量发电的电动机控制软件，能使电机无级减速，能给电池补充能量，同时通信***给后尾灯减速或刹车警示信号；电子加速踏板在压下时，能使电机无级加速的控制软件，能够使车辆无级加速行驰；优化了充放电性能。 

1.5如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的发动机控制器结构，其特征在于： 能够利用油门和档位控制发动机的速度和功率。 

方案一：发动机可以是电喷的，电控的发动机，利用电子油门控制的。。 

方案二：发动机可以是化油器的(加工便利)，利用机械***控制的。 

方案三：发动机的控制器，电机的控制器以及整车的控制器可以组合在一起；通信***给后尾灯减速或刹车警示信号。 

1.6如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的电机和发动机的组合控制模块，其特征在于：能够利用组合控制模块切换电动机和发动机的工作和停止以及转换。 

方案一：在仪表台上，增加控制按钮，在燃油工作时，按下电动工作切换按钮，燃油会自动熄火，电动***开始准备工作，当需要前进时，电动操作装置到“D”档，电机正转，车辆前行；当需要停止时，电机不转，电动操作装置放置到“N”的位置；当需要倒退时，把电动操作装置放置到“R”的位置，电机反转，车辆倒退。 

方案二：在仪表台上，利用燃油启动装置，启动发动机，此时电动驱动工作被自动停止，车辆切换到燃油驱动***开始准备工作，当发动机着车后，当需要前进时，把档位由空挡“N”放置到“1”即可起步，如果在高速，可以直接挂到“5”档平稳高速过度行驰；也提升了驾驶感觉。 

方案三：电动机和发动机的工作和停止以及转换，互锁，保证操作简单；也可以电动和燃油同时工作；低速用电动，高速用燃油；在低速电动转化到燃油高速时，可以自动转化；在超车时，可以电动助力。在爬坡和倒车时用电动，防止打齿，并且减少换挡机构和倒档换挡拉线。 

1.7如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型倒档，前进挡，停车档电动操作通信***，其特征在于：能够利用旋转按钮或操作手柄，对整个车辆电动行驰方面进行操作控制，使车辆顺畅舒适驾驶，还具有换挡反充电和车辆倒行快捷的功能。 

方案一：利用电动车辆的档位控制器(专利：ZL200820099604.6)，当需要前进时，把旋转按钮旋转到“D”档，电机正转，车辆前行；当需要停止时，电机不转，控制旋转按钮放置到“N”的位置；当需要倒退时，把旋钮按钮放置到“R”的位置，电机反转，车辆倒退。 

方案二：当需要前进时，操作手柄搬到“D”档，电机正转，车辆前行；当需要停止时，电机不转，操作手柄搬到“N”的位置；当需要倒退时，把操作手柄放置到“R”的位置，电机反转，车辆倒退。 

方案三：能够利用旋转按钮或操作手柄切换电动档位时，控制器收到信号后，会使电动机发电反冲到电池上，同时使车辆减速，通信***给后尾灯减速或刹车警示信号，便于车辆倒行动作快捷；也提升了安全性；同时也优化了充放电性能；同时也提升驾驶感觉。 

1.8如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的悬挂减震***，其特征在于：能够使得发动机的震动隔离，保证驾驶和乘坐的舒适性。 

方案一：发动机电机以及变速箱的整体总成的支撑***，五点支减震支撑，消音器可以后装；可以拆解组合拼装。 

方案二：发动机电机以及变速箱的整体总成的支撑***，三点支减震支撑，消音器先装，并固定，振动小。 

方案三：发动机电机以及变速箱的整体总成的支撑***，四点支减震支撑。 

1.9如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型降噪***，其特征在于：能够利用消音器降低发动机的排气噪声，保证室内室外环境安静。 

方案一：消音器采用，圆形结构，弯头外露，三腔膨胀结构；降低发动机的排气噪声。 

方案二：消音器采用，椭圆形结构，四腔膨胀结构，弯头外露； 

方案三：消音器采用，扁形结构，弯头内含，不外露，减少噪音；保证室内室外环境安静。 

1.10如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型组合油门踏板***，其特征在于：能够利用脚踏踏板控制发动机的转速和电机的转速，保证一个踏板油电双用。 

方案一：利用原来的油门踏板，外挂连接一个拉索拉动电子踏板转换器，实现同动；电路接通时电机工作，发动机着火时，燃油油门工作。 

方案二：利用原来的油门踏板，在同一转轴位置配置上电子踏板转换器，实现同动；电路接通时电机工作，发动机着火时，燃油油门工作。 

方案三：利用电子加速踏板(专利号：ZL200820099607.X)，增加转换器，实现同时控制；电路接通时电机工作，电喷发动机着火时，燃油发动机工作。 

2、一类半并联动力及控制车辆***的多种用途，其用途特征在于：用于三轮和四轮或更多车轮车辆。也就是车辆的组合复合结构的各种用途。 

2、1如权利要求2所述的一类半并联动力及控制车辆***的多种用途，用于三轮车辆，其用途特征在于：正三轮混合动力的后置后驱或倒三轮车辆的前置前驱或偏三轮的偏置偏驱。 

2、2如权利要求2所述的一类半并联动力及控制车辆***的多种用途，用于四轮车辆，其用途特征在于：四轮混合动力的后置后驱或四轮车辆的前置前驱以及后置后驱与前置前驱同用的四轮四驱车辆。 

2、3如权利要求2所述的一类半并联动力及控制车辆***的多种用途，用于多轮车辆，其用途特征在于：多轮混合动力的后置后驱或多轮车辆的前置前驱或偏多轮的偏置偏驱以及多轮的中置中驱，还有用于多轮的多轮多驱或全轮全驱。 

3、一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，其使用方法特征在于：可以使用电动***，可以使用燃油驱动***，可以使用燃油驱动并发电***，可以使用电动驱动并发电***。可以单独拆掉另外一套***，而单独工作即拆掉燃油发动机，电动可以单独工作，拆掉电动机燃油照常可以工作。 

用外插式充电方式，也可以用太阳能、风能等充电方式或更换电池的方法。 

也就是车辆的组合复合结构的各种使用方法。 

3、1如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以使用电动***，其使用方法特征在于：利用电动机单独驱动车辆，最适合于低速。 

3、2如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以使用燃油驱动***，其使用方法特征在于：利用燃油发动机单独驱动车辆，最适合于高速。 

3、3如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以使用燃油驱动并发电***，其使用方法特征在于：在燃油驱动时，发电机在运转，可以随时发电为主电池充电。 

3、4如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以使用电动驱动并发电***，其使用方法特征在于：在使用电动机驱动时，发动机的电机在运转，可以发电为启动电池充电； 

电池的主电量，也可以通过DC-DC给燃油启动电瓶充电；同时也优化了充放电性能。 

3、5如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以单独拆掉另外一套***，而单独工作，其使用方法特征在于：拆掉燃油发动机，电动可以单独工作；拆掉电动机，燃油照常可以工作。 

他们是相互耦合，又是相互独立的。 

3、6如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，用外插式充电方式，也可以用太阳能、风能等充电方式或更换电池的方法，其使用方法特征在于：利用220v或110v市电外接插头与车载电池充电。 

也可以利用太阳能，风能发电对电池充电；还可以利用更换电池的方法，达到电池满电的目的。 

Claims (22)

1.本发明是一类半并联混合动力及控制车辆***，与现有的串联混合动力***完全不同，与现有的并联混合动力***有很大区别，我们是半并联混合动力***，其特征在于：新型发动机和新型电机并联减速组合差速器驱动车辆结构，以及新型电机控制器、新型发动机控制器和组合控制器***，操作通信***、悬挂减震和降噪***、组合油门踏板***。 

2.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的发动机结构，其特征在于：自动离心式离合器，带拉线的片式离合器，带双水壶自排气高水箱的冷却***，带燃油输油泵的燃油***，带循环变速的发动机。 

3.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的电机结构，其特征在于：无碳刷的48v三相交流正弦调频变速***，带热风冷却输出的电机。 

4.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的减速组合差速器结构，其特征在于：没有倒档、正档换挡结构的差速器，带电机减速器和带发动机减速器的组合差速器。 

5.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的电机控制器结构，其特征在于：能够利用刹车能量和下坡能量以及滑行能量发电反冲电的电动机，能使车辆无级减、加速的控制软件，能给电池补充能量；通信***给后尾灯减速或刹车警示信号。 

6.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的发动机控制器结构，其特征在于：能够利用油门和档位控制发动机的速度和功率。 

7.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的电机和发动机的组合控制模块，其特征在于：能够利用组合踏板控制电动机和发动机的速度和功率。 

8.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型倒档，前进挡，停车档电动操作通信***，其特征在于：能够利用旋转按钮或操作手柄，对整个车辆电动行驰方面进行操作控制，使车辆顺畅舒适驾驶，还具有换挡反充电和车辆倒行快捷的功能：通信***给后尾灯减速或刹车警示信号。 

9.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型的悬挂减震***，其特征在于：能够使得发动机的震动隔离，保证驾驶和乘坐的舒适性。 

10.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型降噪***，其特征在于：能够利用消音器降低发动机的排气噪声，保证室内室外环境安静。 

11.如权利要求1所述的半并联混合动力及控制车辆***，包括新型组合油门踏板***，其特征在于：能够利用油门踏板控制发动机转速和电机转速，保证一个踏板油电双用。 

12.一类半并联动力及控制车辆***的多种用途，其用途特征在于：用于三轮和四轮或更多车轮车辆；车辆的组合复合结构的各种用途。 

13.如权利要求2所述的一类半并联动力及控制车辆***的多种用途，用于三轮车辆，其用途特征在于：正三轮混合动力的后置后驱或倒三轮车辆的前置前驱或偏三轮的偏置偏驱。 

14.如权利要求2所述的一类半并联动力及控制车辆***的多种用途，用于四轮车辆，其用途特征在于：四轮混合动力的后置后驱或四轮车辆的前置前驱以及后置后驱与前置前驱同用的四轮四驱车辆。 

15.如权利要求2所述的一类半并联动力及控制车辆***的多种用途，用于多轮车辆，其用途特征在于：多轮混合动力的后置后驱或多轮车辆的前置前驱或偏多轮的偏置偏驱以及多轮的中置中驱；还有用于多轮的多轮多驱或全轮全驱。 

16.一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，其使用方法特征在于：可以使用电动***，可以使用燃油驱动***，可以使用燃油驱动并发电***，可以使用电动驱动并发电***；可以单独拆掉另外一套***，而单独工作即拆掉燃油发动机，电动可以单独工作，拆掉电动机燃油照常可以工作；车辆的组合复合结构的各种使用方法。 

17.如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以使用电动***，其使用方法特征在于：利用电动机单独驱动车辆。最适合于低速。 

18.如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以使用燃油驱动***，其使 用方法特征在于：利用燃油发动机单独驱动车辆。最适合于高速。 

19.如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以使用燃油驱动并发电***，其使用方法特征在于：在燃油驱动时，发电机在运转，可以发电为电池充电。 

20.如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以使用电动驱动并发电***，其使用方法特征在于：在使用电动机驱动时，发动机的电机在运转，可以发电为启动电池充电；电池的主电量，也可以通过DC-DC给燃油启动电瓶充电；同时也优化了充放电性能。 

21.如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，可以单独拆掉另外一套***，而单独工作，其使用方法特征在于：拆掉燃油发动机，电动可以单独工作；拆掉电动机，燃油照常可以工作。他们是相互耦合，又是相互独立的。 

22.如权利要求3所述的一类半并联混合动力及控制车辆***的使用方法，用外插式充电方式，也可以用太阳能、风能等充电方式或更换电池的方法，其使用方法特征在于：利用220v或110v市电外接插头与车载电池充电。也可以利用太阳能，风能发电对电池充电；还可以利用更换电池的方法，达到电池满电的目的。 

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