將燃油動力汽車改裝插電式混合動力汽車的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于交通運輸技術領域，涉及一種將燃油動力汽車改裝成插電式混合動力汽車的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]目前國內還沒有成熟的將燃油動力汽車改裝為插電式混合動力汽車的方法，更沒有形成成熟的標準體系，而燃油動力汽車的使用不僅油耗較高，進而產生的行車費用昂貴，而且燃油動力汽車在行駛過程中將排放大量尾氣，對城市空氣質量造成嚴重的影響；如果將燃油動力汽車直接取代，那必然造成燃油動力汽車本身結構的浪費，因此將燃油動力汽車改裝為油電混合動力汽車的方法是未來交通運輸領域的發展趨勢。
[0003]將燃油動力汽車改裝為插電式混合油電動力汽車，主要從汽車的電機結構及電機動力能源供應裝置電池組這兩大結構上進行考慮。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供將燃油動力汽車改裝成插電式混合動力汽車的方法及裝置，通過在現有普通燃油動力汽車的動力結構上加入輪轂電機及輪轂電機控制系統，實現電驅動，且原有的懸掛及制動系統不變；采用大容量的動力鋰電池組作為電驅動動力結構的動力能源，可采用交流220V電源插座對鋰電池組供電，也可在使用燃油動力的同時，采用車載發電機通過車載充電器對動力鋰電池組進行供電，電機結構及電機結構能源供應裝置的改進，不僅降低了油耗及行車費用，而且減少了汽車尾氣的排放，對于城市的凈化起到顯著的作用。
[0005]本發明通過下述技術方案實現:將燃油動力汽車改裝成插電式混合動力汽車的方法，在燃油動力汽車的后輪驅動結構上加裝輪轂電機及電驅動控制系統；采用動力鋰電池組結合鋰電池保護模塊作為輪轂電機動力；使用交流220v電源對鋰電池組充電或/在使用汽油動力情況下，使用車載發電機通過車載充電器對電池充電。
[0006]在燃油動力汽車的后輪驅動結構上加裝輪轂電機及電驅動控制系統，主要針對兩驅燃油動力汽車，輪轂電機替代原有燃油動力汽車的后輪輪轂安裝架，加裝輪轂電機后后輪剎車系統不變，同時燃油動力汽車中后輪為轂剎的結構改裝為碟剎結構，實現電驅動功能；通過新增電驅動控制系統實現對新增輪轂電機的控制，原有的燃油動力汽車操控系統不變，即原有汽車顯示儀表結構可在改裝后的插電式混合動力汽車上繼續使用，當采用電驅動作為汽車動力時，將變速箱排擋防止在空擋位置即可，這樣設置原燃油動力汽車手動擋在電驅動情況下相當于自動擋汽車。
[0007]采用動力鋰電池組結合鋰電池保護模塊作為輪轂電機動力，現有技術中鋰電池保護板與充電器是獨立的，且由于功能相近，在使用時很難結合在一起，本發明通過將充電和保護裝置合二為一，采用積木式結構獨立對單個鋰電池充電和管理，即每個單體鋰電池對應獨立的充電電路和保護芯片然后通過總電壓和總輸出電流監控，確保鋰電池組正常供電，實現低壓大電流，工作電壓3.2V?3.7V，工作電流50?200A，充電電流30?50A。
[0008]采用動力鋰電池組作為動力，可采用兩種方式對其供電，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力鋰電池組充電；第二，在使用燃油或汽油作為驅動動力情況下，使用車載發電機通過車載充電器對動力鋰電池組充電。
[0009]進一步地，為更好的實現本發明，將燃油動力汽車改裝為插電式混合動力汽車的方法中采用平板電腦監控鋰電池組電機工作系統，其中平板電腦為現有技術，且平板電腦采用android系統，對油電系統轉換、鋰電池組電壓容量監測、鋰電池組工作和充電電路、輪轂電機和控制器溫度顯示、電驅動控制系統故障報警等結構狀態的監控；該監控鋰電池組電機工作系統，還可嵌入GPS導航結構、行車速度顯示結構、行車視頻記錄結構、全車可視圖像監測系統，還可分別與MP3/MP4車載娛樂和通訊上網系統連接，實現與相關網站的鏈接。
[0010]進一步地，為更好的實現本發明，對于后橋驅動汽車，采用后橋中置電機作為驅動動力，保留變速箱結構和離合系統，拆卸下發電機，將直流無刷電機與拆卸下發電機傳動軸直接連接。
[0011]進一步地，為更好的實現本發明，將普通燃油動力汽車的后輪轂剎改裝為碟剎。
[0012]另外本發明還揭示了一種將燃油動力汽車改裝成插電式混合動力汽車的裝置，該裝置包括輪轂電機、電驅動控制系統，鋰電池模塊組件；
輪轂電機包括電機外殼、電機蓋和電機軸，電機軸貫穿在電機外殼和電機蓋中部，且電機軸通過法蘭盤與電機外殼和電機蓋固定，電機外殼相對于電機蓋的另一側設有呈環帶分布的固定螺栓，電機軸的兩端均設有汽車推力軸承連接電機外殼和電機蓋；電機外殼內部設有逆變器，逆變器嵌插固定在電機軸上，逆變器內部安裝有金屬線芯，金屬線芯與電機軸內部通入的電機電纜相連；
其中輪轂電機又稱車輪內裝輪轂電機又稱車輪內裝電機，電驅動控制系統對輪轂電機進行控制，其中電驅動控制系統為所屬領域的公知常識，輪轂電機的最大特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。在混合動力汽車改裝方案里，采用輪轂電機，對汽車原有結構基本不做大的改變，在純電動汽車領域，采用輪轂電機驅動，可以避免復雜的機械傳動裝置，使電動汽車結構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，輪轂電機驅動行駛最高可達120km/h，并且在高速制動情況下軸承不會發熱燒毀；
鋰電池模塊組件包括動力鋰電池組和鋰電池保護模塊，動力鋰電池組包括電池模塊和第一緊固件，電池模塊包括多個錯極堆疊且依次電聯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或多個電池模塊；鋰電池保護模塊包括相互連接的整流濾波模塊和充放電保護模塊，充放電保護模塊包括多個保護子模塊，保護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和場效應管M0S。
[0013]所述動力鋰電池組中的一個塑料夾安放一個可充電的單體聚合物鋰離子電芯并通過金屬U型卡進行單體聚合物鋰離子電芯與塑料夾的固定而構成一個電池模塊的動力鋰電池組；多個安放有單體聚合物鋰離子電芯的塑料夾按照相鄰兩個單體聚合物鋰離子電芯錯極堆疊的方式依次排列并通過第一緊固件的依次連接構成多個電池模塊的動力鋰電池組。多個電池模塊的動力鋰電池組，其內部的單體聚合物鋰離子電芯依次串聯且相鄰單體聚合物鋰離子電芯間隔一定空隙利于散熱，適用于大功率動力電池組的工作需求。
[0014]所述鋰電池保護模塊中主要通過充放電保護模塊對動力電池組進行過充保護、過放保護、過壓保護、過溫保護及均衡充電保護。充電時，整流濾波模塊將市電的交流電壓轉換為動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振蕩器模塊作用轉變為交流電，再由分控芯片模塊對單體聚合物鋰離子電芯單進行單獨的充電保護；放電時，也是由分控芯片模塊對單體聚合物鋰離子電芯單進行單獨的放電保護。一組保護子模塊中由一個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連接一個單體聚合物鋰離子電芯的結構可實現單獨對每個單體聚合物鋰離子電芯進行充放電保護的功能，且兩個分控芯片模塊為一組通過一個總控芯片模塊連接，既能保證均衡充電以及保護功能的穩定性，又可節省成本。
[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行電流、電壓、溫度等電參數的檢測，微控單元根據檢測結果進行動作:若檢測結果符合安全閥閾值，對應的場效應管MOS維持現有連接狀態；若檢測結果超出安全閥閾值，對應的場效應管MOS斷開以將故障單體聚合物鋰離子電芯隔離而保護動力鋰電池組整體的安全。所述檢測單元設置有多個溫度檢測點，以保證對動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管MOS的連接實現過充、過放、過壓、過溫時的斷路保護，此技術為成熟技術且集成芯片IC為現有的成熟產品，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校正(PFC)控制器和反激式(FLYBACK)開關電源控制器集成在一起的1C，集成度高，外接元件少，性能穩定且成本低廉。
[0018]進一步地，為更好的實現本發明，所述塑料夾包括一對支架單元、第二緊固件和絕緣板，一對支架單元對稱設置在單體