專利名稱：低溫深冷混合動力氣動汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種混合動力道路運輸工具. 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)過幾千年、上億年的時間:近兩個世紀，人類^K開發(fā)利用石油，JUH內(nèi)燃機汽車，使人類進入了工業(yè)化、現(xiàn)代化社會，同時也產(chǎn)生了全球關(guān)注的 能源枯竭和環(huán)境污染，為此人類社會已經(jīng)付出了巨大的代價，影響了 社會的發(fā)展。罔此開發(fā)潔凈的可再生能源的環(huán)保生態(tài)電動汽車已成為人類^t會的共識.肖前由于開發(fā)電動汽車i^存在技術(shù)難度高、制造成 本高、續(xù)駛里程短、沒有符合電動汽車技術(shù)性能的電動機(發(fā)動機) 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力氣動 汽車已成為人類社會的緊迫課趙.發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種低溫深冷混合動力氣動汽車.該 低溫深冷混合動力氣動汽車(混合動力氣動車)是以電能分別轉(zhuǎn)換成液態(tài)氣(低溫冷量)為該車補充燃料，同時為該車電池充電為能量源 (能源)，以液氣發(fā)動機(冷量膨脹機、冷U動機)與電機(電動機 /發(fā)電機)為動力源，逋過動力組合器(行星齒輪機構(gòu))，由人工控制 高效率將能量源轉(zhuǎn)化成車身的動能，是實現(xiàn)清潔、環(huán)保、安全、節(jié)能 的新型道i^運輸工具。結(jié)合附困1,本實用新型解決其技術(shù)問趙所采用的技術(shù)方案是 由冷量膨脹機l、 ^il蒸發(fā)器2、高速蒸發(fā)器3、離合器4、軸制動器 5、液態(tài)氣貯柵6通過管道、M分別連成一體組成液氮發(fā)動機(冷氣 驅(qū)動裝置)與電機8、電機軸制動器IO、電子控制器9、,電池組ll 通過電珞、；Mfclj^—體組咸電力電子堪動裝里，再經(jīng)動力組合器7、 差速器、半軸、車,it^L械(軸)^A—體，組成車身動力駔動裝 置，通過上迷各部分分別由機減、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)成低溫深冷混合動力氣動汽車。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，它們之間沒有功量的交換.即由液態(tài)氣沐點77.36k復熱到接近大氣的溫度 288k,即溫度越高氮氣分子的動能越大，氮氣分子的位能也就越大， 溫廑^^低氣氣分子的動能也就越小.同時氮W力由0.101Mpa升高 到10.1Mpa，即氨氣JNi體積3^L擴大達到液態(tài)時的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， 氮氣分子的位能也就越大，當?shù)獨?工質(zhì)氣體)^AJ8^脹機(冷W 動機)時壓力高、體積小分子間距離小，當通itJil^旋轉(zhuǎn)工作輪一 定形狀的流道時，根振氣流動量矩變化規(guī)律，動量矩發(fā)生改變，消耗 氮氣本身的內(nèi)能，氮氣洽值降^^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；由位置傳感器檢測轉(zhuǎn)子磁極的位罝信號， 控制器對轉(zhuǎn)子位置倌號進行羅輯處理，產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號，開關(guān)信 號以一定的邏輯關(guān)系分配給電機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)在電機中產(chǎn)生梯形波的磁場分布和梯形 波的感應(yīng)電動勢.同時采用離散轉(zhuǎn)子位置反饋信號控制換向，無需坐 標變換，使電機定子電樞繞組產(chǎn)生的磁場磁動勢與轉(zhuǎn)子中的轉(zhuǎn)子磁場 磁動勢在空間始^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，為了實現(xiàn)車輛的串聯(lián)、并聯(lián)或M以及復合式的 多種混合駕lfc溪式，液氣發(fā)動機與電機之間以及差速器、半軸、牟輪 之間必須進行機械鏈接,聯(lián)接裝置為動力組合器-行星齒輪機構(gòu),其中， 中心輪與液氣發(fā)動機4Ma連，齒鷉與電機柚相連，杼星架通過差速器 與半軸、車輪相連組成混合動力駔動裝置。驅(qū)動裝置把串聯(lián)和并聯(lián)混 合駔動結(jié)合成一體，經(jīng)人工調(diào)整控制可以實現(xiàn)并聯(lián)到串聯(lián)驅(qū)動的轉(zhuǎn)換， 即由液氣發(fā)動機單獨驅(qū)動或電機單獨駆動，以及液氨發(fā)動機與電機混 合驅(qū)動.在混合驅(qū)動時具有并聯(lián)壤動和串聯(lián)驅(qū)動時的特點，即液氣發(fā)動機能獨立工作于最小^區(qū)，由于采用了行星齒輪機構(gòu)，當節(jié)氣岡(控制閥)全開車輛加速行駛時，液氮發(fā)動機和電機同時工作提供車 輛所需動力，f輛在等速行欲時，液氣發(fā)動機工作于最小氣耗狀態(tài)，電機也同時工作并通過行星齒輪機構(gòu)減速，此時液氮發(fā)動;M1供最小 轉(zhuǎn)矩和最小功率，車輛所需的動力由電機提供.通過人工調(diào)節(jié)控制在保證車輛正常行駛下實現(xiàn)液態(tài)氣和電能消耗 量保持最小，對于反復工況法循環(huán)行駛棋式，電池能量水平同循環(huán)開 始和結(jié)束時相同.對轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)向(或倒車)是道過控制電機實現(xiàn)，電池提供給電機的能量用于車輛的加速和等速法工況行軟a再生制動時，通過分離離合器制動中心輪，行星齒輪機構(gòu)的自由 度減少到一個，電機工作于發(fā)電機棋式，制動能轉(zhuǎn)化為電能給電池充 電，車輛在^^Mf皸時，只有發(fā)動機工作，電機關(guān)閉，行星齒輪M的齒鵬被鎖定，行星齒輪機構(gòu)的自由度減少到一個./ 有益效果混合動力氣動車具有低溪緣色燃料、安全、環(huán)保、節(jié)能、高效， 只排放純凈無害氣氣，無度熱。附.困說明閨1是本實用新型實施例1結(jié)構(gòu)原理閨.困2 4_本實用新型冷量膨1^ 1結(jié)構(gòu)原理困. 困3是本實用新型離速蒸發(fā)器3結(jié)構(gòu)原理田. 困4是本實用新型離速蒸發(fā)器3， A點局部放大困， 困5是本實用新型液態(tài)氣貯橫6結(jié)構(gòu)原理困. 圖6是本實用新型電機8錄構(gòu)原理困， 圖7是本實用新蹇電予控制審9電路原理赒。
閨8是本實用新型動力組合器7結(jié)構(gòu)原理閨.具體實施方式
結(jié)合附困2，冷量膨H^ 1在外殼中由兩個凸出部分彼此交錯， 一個順時針方向旋轉(zhuǎn)，另一個逆時針方向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子組成雙轉(zhuǎn)子型客 積式冷氣膨脹機，外殼有一個氣氣進口， 一個氬氣出口.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為電動汽車通用離合器， 在困l中，軸制動審5為電動汽車通用軸制動器。 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^間進出口頂部由'絕熱樹脂密封， 頂部圃形活動絕熱樹脂頂蓋有進液管、排氣管，下部通過絕熱管遣與 低溫液氮柱塞泵進口相連。通過管道將低溫液氣柱塞泵出口與m蒸發(fā)器進口 ， tol蒸發(fā)器 出口與,高速蒸發(fā)器氣氣進口 ，高速蒸發(fā)器氣氣出口經(jīng)控制閥與冷量膨 脹機氣氣進口分別連成一體；通過軸將冷量膨脹機動力輸出端與離合器動力輸入端，離合器動力輸出端與軸制動器動力輸入端，軸制動器動力輸出端與動力組合器氣動動力輸入端分別連成一體；通過管道將 冷量膨脹機氮氣出口與髙速蒸發(fā)器廢氣渦輪增壓器氣氣進口連成一 體，通過上迷各部分通過管道、機械(軸)分別連成一體組成液氣發(fā) 動機(冷氣駔瑜裝里)，餘合附困6,電機8由定于電柩、^Ut轉(zhuǎn)子通it^卜殼、袖、位置
傳感器構(gòu)成的電機本體與電于換向開關(guān)電路組成未磁無刷直流電機(電動積J發(fā)電機)，其中電機本體由一定磁^D寸數(shù)的^M4體轉(zhuǎn)子與一個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數(shù)橫繞組，具有多種接線方式 位置傳感器是一種無;Mll接觸檢測轉(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，并檢測提供轉(zhuǎn)子磁極位 罝信號，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，電機軸制動器io為電動汽車通用電機軸制動器。結(jié)合附困7，在電子控制器9中電子換向開關(guān)電珞是由適當數(shù)量的半導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)生的倌號經(jīng)過一定邏輯處理后去觸發(fā)、控制各功率半導體元件(邏輯開關(guān)單無)的導通與截止，去控制定子電柩各相繞組導通的順序與時間，將電源 的功率以一定邏輯關(guān)系分配給電機定子電樞各相繞組，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。通過軸將電機動力輸出端與電機軸制動器動力輸入端，電機軸制動器動力輸出端與動力組合器電動動力榆入端分別連成一體；通過上述各部^HtifcWft (軸)、電路分別連成一體組成電力電子駔動裝置.結(jié)合附閨8,在動力組合器7中，由液氮發(fā)動機動力搶入軸、電 機動力輸入軸、中心齒輪、行星嗇輪、行星齒耠架、齒圃、動力輸出 驅(qū)動軸、外殼組成兩自由度單層行星齒輪機構(gòu).液氣it動M過離合器、軸制動器帶動軒-星齒輪機構(gòu)的中心輪轉(zhuǎn)
動，然后通過行星齒輪和行星齒輪架帶動動力輸出驅(qū)動軸、驅(qū)動橋、 半軸驅(qū)動車輪與車身行駛，此時行星齒輪機構(gòu)的齒圃被驅(qū)動電機的軸制動器鎖定.驅(qū)動電M過軸制動器帶動行星齒輪機構(gòu)的齒鵬轉(zhuǎn)動， 然后通過行星齒輪和行星齒輪架帶動驅(qū)動橋、半軸、車輪驅(qū)動車輛行 駛。此時行星聿輪機構(gòu)的中心輪被駔動電機的軸制動器鎖定。由于液 氮發(fā)動機軸制考器與電機軸制動器的作用，電機的發(fā)電^溪式和電動 M式的轉(zhuǎn)換只能獨立進行駔動而不能疊加。再生制動^軸制動器使中心輪固定，由行星齒輪、行星齒輪架和 齒圃帶動駔動電機轉(zhuǎn)換成發(fā)電M式發(fā)電，回收再生制動的能量.通過軸將動力組合器動力輸出端與駔動橋、半軸、車輪分別連成 一體，通過上迷各部分分別經(jīng)機械(軸)連成一體組成車身動力驅(qū)動 裝置，通過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 動力氣動汽車。實施例l，以商用混合動力氣動車(出租車)為例，其主要技術(shù)^!t設(shè)計如下最高時速120公里(km)，最遠航程( 一次加注燃料續(xù)駛里程) 混合工況法400公里(km )， 0~90km/h加速時間9s，最大坡度60%， 燃料加注時間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， 行人被動式安全保護系統(tǒng)，防撞雷達，珞面探測器，車-車間距探測器， CAN總線，電熱變溫坐椅，安全氣囊(SRS)，車輪防抱死制動系統(tǒng) (ABS )。
權(quán)利要求1.低溫深冷混合動力氣動汽車，由冷量膨脹機(l)、低速蒸發(fā)器(2)、高速蒸發(fā)器(3)、離合器(4)、軸制動器(5)、液態(tài)氣貯橫(6) 通過管道、^Nl分別連成一體組成液氣發(fā)動機與電機(8)、電機軸制 動器(10)、電'子控制器(9)、蓄電池組(ll)通過電路、機械連成一 體組成電力電予驅(qū)動裝置，經(jīng)動力組合器(7)、差速器、半釉、車輪 通過機械連成一體組成車身動力驅(qū)動裝置，通過上迷各部分分別由機 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) 成低溫深冷混合動力氣動汽車，其特征是通過管道將低濕液氣柱塞 泵出口與^il蒸發(fā)器進口， M蒸發(fā)器出口與高速蒸發(fā)器氣氣進口， 高速蒸發(fā)器氣氣出口經(jīng)控制閥與冷童膨J^氣氣進口分別連成一體； 通過軸將冷量膨I^L動力輸出端與離合器動力輸入端，離合器動力輸 出端與軸制動器動力輸入端，軸制動器動力輸出端與動力組合器氣動 動力輸入端分別連成一體；通過管道將冷量膨脹機氣氣出口與高速蒸 發(fā)器廢氣渦輪增壓器氣氣進口連成一體，通過軸將電機動力輸出端與 電機軸制動器動力輸入端，電機軸制動器動力輸出端,動力組合器電動動力輸入端分別連成一體；通過軸將動力組合器動力輸出端與祖動 橋、半軸、車輪分別連成一體。
專利摘要低溫深冷混合動力氣動汽車。該車是以電能分別轉(zhuǎn)換成液態(tài)氮-低溫冷量為該車補充燃料，同時為該車電池充電為能量源-能源，以液氮發(fā)動機與電機為動力源，通過動力組合器，經(jīng)由底盤、車身、車輪、機械、電路分別通過電子聯(lián)接、電力聯(lián)接、熱聯(lián)接、機械聯(lián)接構(gòu)成低溫深冷混合動力氣動汽車。該車由人工控制高效率將能量源轉(zhuǎn)化成車身的動能，是實現(xiàn)清潔、環(huán)保、安全、節(jié)能的新型道路運輸工具。
文檔編號B60K6/00GK201021116SQ200720093478
公開日2008年2月13日 申請日期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 申請人:肖英佳