[发明专利]一种电引擎式里程预警新能源汽车

摘要

一种电引擎式里程预警新能源汽车属新能源汽车领域，是国家七大战略性新兴产业之一，其能量体系1由电驱动系统2、空调系统3、里程预警系统4、辅助电子电器设备5、能源系统6组成。电驱动系统2采用电引擎装置及控制策略实现提高动力电池电容量的利用效率与提高整车驾驶操控性能；里程预警系统4实现前往目的地的事前预警(电量是否满足往返或单程条件、当前道路拥挤情况)；提出了备用能源原材料一一氧化钙(CaO)与水(H2O)，主要用于汽车空调制热和经热电转换装置为电引擎式里程预警新能源汽车提供动力能源，进而提出以碳(C)为中心的有机介质能源循环体系向以钙(Ca)为中心的无机介质能源循环体系转变。

主权项

一种电引擎式里程预警新能源汽车，其特征在于包括：由能源系统(6)通过各种规格导线为电驱动系统(2)、里程预警系统(4)、辅助电子电器设备(5)提供电源；由能源系统(6)通过热能输送回路水管为空调系统(3)提供补充备用热源；所述的电驱动系统(2)，其特征在于包括：电引擎(21)、连接于电引擎(21)中的曲轴(212)上的飞轮、设于飞轮上的离合器(22)、与离合器(22)的输出轴相连的变速箱(23)、与变速箱(23)的输出轴经万向节(24)传动连接的传动轴(25)、经另一万向节(24)与传动轴(25)传动连接的后桥总成(29)中的后桥输入轴(26)、与后桥输入轴(26)花键连接的主减速器(291)的主动圆锥齿轮、与主减速器(291)的主动圆锥齿轮啮合连接的主减速器(291)的从动圆锥齿轮、行星轮支架固定于主减速器(291)的从动圆锥齿轮小端面的差速器(210)、与差速器(210)花键连接的半轴(28)、与半轴(28)另一端连接的驱动轮(27)，其中，主减速器(291)也可设置在驱动轮；飞轮外缘的齿圈与一启动系统的驱动齿轮啮合；所述的电引擎(21)，其特征在于包括：支架(211)、受支架(211)支撑的曲轴(212)、与曲轴(212)传动连接的一缸连杆(213)、与曲轴(212)传动连接的二缸连杆(214)、与曲轴(212)传动连接的三缸连杆(2115)、与曲轴(212)传动连接的四缸连杆(2116)、与一缸连杆(213)传动连接的一缸活塞(215)、与二缸连杆(214)传动连接的二缸活塞(217)、与三缸连杆(2115)传动连接的三缸活塞(2114)、与四缸连杆(2116)传动连接的四缸活塞(2113)、以曲轴(212)主轴颈轴线为中心等距离布置且与各缸活塞构成移动副的缸体(216)、设于缸体(216)的上端及周围且与一缸缸孔及一缸活塞(215)同轴心线的一缸电磁铁组件(218)、设于缸体(216)的上端及周围且与二缸缸孔及二缸活塞(217)同轴心线的二缸电磁铁组件(219)、设于缸体(216)的上端及周围且与三缸缸孔及三缸活塞(2114)同轴心线的三缸电磁铁组件(2112)、设于缸体(216)的上端及周围且与四缸缸孔及四缸活塞(2113)同轴心线的四缸电磁铁组件(2111)、经导线分别与各缸电磁铁组件线圈连接的电子控制器(2110)、经导线与连接电子控制器(2110)的霍尔定位传感器(2117)；所述霍尔定位传感器(2117)安装于曲轴(212)主轴颈圆柱面附近，当某缸活塞到达上止点或下止点时，嵌于曲轴(212)主轴颈圆柱面的永久磁铁必须位于霍尔定位传感器(2117)正下方；所述霍尔定位传感器(2117)也可安装于曲轴(212)上的飞轮齿顶附近，当某缸活塞到达上止点或下止点时，嵌于曲轴(212)上的飞轮齿顶的永久磁铁必须位于霍尔定位传感器(2117)正下方；所述电磁铁组件(218、219、2112、2111)包括缸盖线圈与缸体线圈，缸体线圈轴线长度至少是活塞的行程，安装起始位置是活塞处于下止点时活塞顶端所对应的缸体圆柱外表面的位置；所述活塞(215、217、2114、2113)，其内部嵌入永久磁铁，永久磁铁N极上，S极下；所述电引擎(21)冷却系统的部分冷却回路水管(316)位于空调系统(3)之热交换装置(315)内部；所述的电引擎(21)的工作方法，其特征在于包括：电引擎(21)工作时，一缸电磁铁组件(218)线圈接入正向电流，一缸活塞(215)上行；一缸电磁铁组件(218)线圈接入反向电流，一缸活塞(215)下行；二缸电磁铁组件(219)线圈接入正向电流，二缸活塞(217)上行；二缸电磁铁组件(219)线圈接入反向电流，二缸活塞(217)下行；三缸电磁铁组件(2112)线圈接入正向电流，三缸活塞(2114)上行；三缸电磁铁组件(2112)线圈接入反向电流，三缸活塞(2114)下行；四缸电磁铁组件(2111)线圈接入正向电流，四缸活塞(2113)上行；四缸电磁铁组件(2111)线圈接入反向电流，四缸活塞(2113)下行；采用所述启动系统驱动所述曲轴(212)上的飞轮，以使曲轴(212)转动，所述电引擎(21)运转过程由电子控制器(2110)监测、运算、控制，当电子控制器(2110)经霍尔定位传感器(2117)探测到一缸活塞(215)下行至下止点位置，电子控制器(2110)先控制一缸电磁铁组件(218)线圈、三缸电磁铁组件(2112)线圈断电，然后控制一缸电磁铁组件(218)线圈接入正向电流、三缸电磁铁组件(2112)线圈接入反向电流、二缸电磁铁组件(219)线圈接入正向电流、四缸电磁铁组件(2111)线圈接入反向电流；当电子控制器(2110)经霍尔定位传感器(2117)探测到四缸活塞(2113)下行至下止点位置，电子控制器(2110)先控制二缸电磁铁组件(219)线圈、四缸电磁铁组件(2111)线圈断电，然后控制四缸电磁铁组件(2111)线圈接正向电流、二缸电磁铁组件(219)线圈接入反向电流、一缸电磁铁组件(218)线圈接入正向电流、三缸电磁铁组件(2112)线圈接入反向电流；当电子控制器(2110)经霍尔定位传感器(2117)探测到三缸活塞(2114)下行至下止点位置，电子控制器(2110)先控制一缸电磁铁组件(218)线圈、三缸电磁铁组件(2112)线圈断电，然后控制一缸电磁铁组件(218)线圈接入反向电流、三缸电磁铁组件(2112)线圈接入正向电流、二缸电磁铁组件(219)线圈接入反向电流、四缸电磁铁组件(2111)线圈接入正向电流；当电子控制器(2110)经霍尔定位传感器(2117)探测到二缸活塞(217)下行至下止点位置，电子控制器(2110)先控制二缸电磁铁组件(219)线圈、四缸电磁铁组件(2111)线圈断电，然后控制四缸电磁铁组件(2111)线圈接反向电流、二缸电磁铁组件(219)线圈接入正向电流、一缸电磁铁组件(218)线圈接入反向电流、三缸电磁铁组件(2112)线圈接入正向电流，如此循环，从而使各缸活塞经相应的连杆及所述的曲轴(212)运转以带动所述飞轮输出扭矩与转速，飞轮通过离合器(22)、变速箱(23)、万向节(24)、传动轴(25)、另一万向节(24)、后桥总成(29)中的后桥输入轴(26)、主减速器(291)、差速器(210)、半轴(28)、驱动轮(27)，从而驱动电引擎式里程预警新能源汽车；所述的电引擎(21)控制策略拓扑架构，其特征在于包括：电驱动电子控制单元(21103)、与电驱动电子控制单元(21103)经导线连接的目标转速信号输入装置(21101)、与电驱动电子控制单元(21103)经导线连接的电驱动当前转速传感器(21102)、与电驱动电子控制单元(21103)经导线连接的电驱动旋转输出轴负载扭矩传感器(21104)、与电驱动电子控制单元(21103)经导线连接的电驱动调速驱动模块(21105)；所述的电引擎(21)控制策略的工作方法，其特征在于包括：电引擎(21)控制策略在电驱动电子控制单元(21103)中运行；控制策略在运行时，设定目标转速信号输入装置(21101)由驾驶人员控制，其功用如同传统电喷燃油汽车的油门踏板，为电驱动电子控制单元(21103)提供驾驶人员设定电驱动目标转速信号；电驱动当前转速传感器(21102)采集电驱动当前实际转速，为电驱动电子控制单元(21103)提供电驱动当前实际转速信号；电驱动旋转输出轴负载扭矩传感器(21104)采样电驱动负载，以负载扭矩的物理量提供给电驱动电子控制单元(21103)；电驱动调速驱动模块(21105)是电力电子执行机构，接收电驱动电子控制单元(21103)发出的占空比指令，控制电引擎(21)线圈绕组供电时间与断电时间；所述电引擎(21)控制策略在工作时能够实现每时每刻调控电引擎式里程预警新能源汽车电驱动系统(2)驱动功率与负载需求功率相匹配，采用动态补偿负载扭矩波动而导致的负载需求功率波动，具体算法实现如下：电动汽车电驱动驱动功率Pd，单位为瓦Pd＝U*I*η*D负载需求功率P1，单位为千瓦电动汽车电驱动驱动功率与负载需求功率相匹配，即计算占空比D根据占空比D就可计算出在所述电引擎(21)活塞行程周期内各缸电磁铁组件线圈的供电时间，所述公式中，符号U为所述电磁铁组件线圈供电电压，单位为V；符号I为所述电磁铁组件线圈内电流，单位为A；符号η为电能转为机械能效率；符号nT为电驱动目标转速，单位为r/min；T为电驱动旋转输出轴负载扭矩，单位为N·m；所述的空调系统(3)，其特征在于包括：制冷系统与制热系统，所述的制冷系统又包括固定场所部分和随车部分，所述固定场所部分包括：压缩机(38)、与压缩机(38)经管道连接的冷凝器(37)、与冷凝器(37)经管道连接的阀门(310)、与阀门(310)经管道连接的液化制冷剂储液罐(36)；所述随车部分包括：液化制冷剂储液罐(36)、与液化制冷剂储液罐(36)经管道连接的阀门(310)、与阀门(310)经管道连接的蒸发器(311)；所述制热系统包括：保暖水箱(31)、与保暖水箱(31)经管道连接的散热器(313)、与散热器(313)及保暖水箱(31)经管道连接的放水阀门(314)、汇聚散热器(313)底部与电引擎(21)部分冷却回路水管(316)及部分热能输送回路水管(317)的热交换装置(315)；所述热交换装置(315)内还充满热交换介质，所述热交换介质包括但不限于空气、水；所述的空调系统(3)的工作方法，其特征在于包括：空调系统(3)工作时，给空的液化制冷剂储液罐(36)充液化制冷剂，压缩机(38)运转，从压缩机(38)进气管口吸入汽化的制冷剂，经压缩机(38)压缩和冷凝器(37)冷却液化后，再经阀门(310)充进液化制冷剂储液罐(36)，再把充满液态制冷剂的液化制冷剂储液罐(36)装进随车部分，所述空调系统(3)制冷时，打开阀门(310)，液态制冷剂在蒸发器(311)内汽化而吸走车厢热量，汽化了的制冷剂直接排向大气中，为了便于汽化制冷剂向大气中排放，可采用但不限于液态空气、液态氮气、固态二氧化碳作为制冷剂；所述空调系统(3)制热时，户外低温度驾驶所述电引擎式里程预警新能源汽车之前，拧开保暖水箱(31)的密封盖(35)，从加水口(34)向保暖水箱(31)灌开水，同时通过水箱水位观察窗口(33)观察水位，当保暖水箱(31)加满开水后，拧紧保暖水箱(31)的密封盖(35)，停止使用电引擎式里程预警新能源汽车之后，拧开放水阀门(314)，放掉新能源汽车冷暖空调制热系统的水；所述空调系统(3)的制热系统也可采用所述热交换装置(315)内部散热器(313)底部水管与电引擎(21)部分冷却回路水管(316)置换所述电引擎(21)冷去系统的余热或采用热交换装置(315)内部散热器(313)底部水管与部分热能输送回路水管(317)置换所述热源池(622)产生的热源；所述的里程预警系统(4)，其特征在于包括：主控制器(43)、与主控制器(43)经导线连接的定位系统数据接收模块(41)、与主控制器(43)经导线连接的电子地图导航模块(42)、与主控制器(43)经CANBUS总线连接的电池管理系统(BMS)(611)、与主控制器(43)经导线连接的人机信息输入终端(44)、与主控制器(43)经导线连接的人机视频与音频输出终端(45)；所述的里程预警系统(4)的工作方法，其特征在于包括：里程预警系统(4)工作时，驾驶人员从人机信息输入终端(44)输入前往的目标位置，主控制器(43)经人机信息输入终端(44)得到目标位置后，主控制器(43)再与定位系统数据接收模块(41)交互，经定位系统数据接收模块(41)得到当前位置的经纬度与目标位置的经纬度，然后，主控制器(43)与电子地图导航模块(42)交互，要求电子地图导航模块(42)根据当前位置的经纬度与目标位置的经纬度对电子地图信息进行数据挖掘，决策出从当前位置前往目标位置的策略方案，并优化成当前位置与目标位置的最佳路径，主控制器(43)经电子地图导航模块(42)得到最佳路径后，主控制器(43)再与电池管理系统(BMS)(611)交互，要求电池管理系统(BMS)(611)根据动力电池(613)当前电量换算出剩余电量所对应的电引擎式里程预警新能源汽车的续航里程，主控制器(43)经电池管理系统(BMS)(611)得到续航里程后，并与最佳路径的里程相比较，如果续航里程大于或等于两倍最佳路径的里程，则主控制器(43)经人机视频与音频输出终端(45)向驾驶人员反馈：剩余电量满足往返程需求；如果续航里程大于或等于最佳路径的里程且续航里程小于两倍最佳路径的里程，则主控制器(43)经人机视频与音频输出终端(45)向驾驶人员反馈：剩余电量满足单程需求；如果续航里程小于最佳路径的里程，则主控制器(43)经人机视频与音频输出终端(45)向驾驶人员预警：剩余电量不满足从当前位置前往目标位置的需求，主控制器(43)再次与定位系统数据接收模块(41)交互，经定位系统数据接收模块(41)得到离当前位置最近的充电站位置及充电站内充电桩空余数量，主控制器(43)再经人机视频与音频输出终端(45)向驾驶人员反馈：离当前位置最近的充电站位置及充电站内充电桩空余数量；最后，主控制器(43)再次与定位系统数据接收模块(41)交互，要求定位系统数据接收模块(41)查询最优路经路面交通拥挤状况，主控制器(43)经定位系统数据接收模块(41)得到当前位置与目标位置最优路径路面交通拥挤状况后，主控制器(43)再经人机视频与音频输出终端(45)向驾驶人员反馈：当前位置与目标位置最优路径路面交通拥挤状况。