电动汽车驱动系统及电动汽车的制作方法

本实用新型涉及电动汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车驱动系统及电动汽车。

背景技术：

现有的电动汽车，一般包括外部电源供电或内部电源供电两种。外部电源供电的电动汽车例如有轨电车，通常是使用接触线或接触轨来进行供电。然而有轨电车需要专门铺设架空电缆，占用一定空间，并且车辆的行驶范围十分受限。

内部电源供电的电动汽车一般配备有蓄电池，通过蓄电池放电来驱动汽车的电动机工作。然而，蓄电池的容量十分有限，从而很大程度上限制了电动汽车的行驶距离。

由此，需要提供一种技术，为电动汽车提供持久而稳定的供电来源。

技术实现要素：

针对现有技术中的问题，本实用新型的目的在于提供一种电动汽车驱动系统及电动汽车，采用燃料电池随时随地可以为蓄电池充电，无有害气体排放，且无噪音污染，提高电动汽车续航能力。

本实用新型实施例提供一种电动汽车驱动系统，包括：

电动机组，包括前轮电动机组和后轮电动机组，所述前轮电动机组通过驱动轴分别与左前轮和右前轮相连接，所述后轮电动机组通过驱动轴分别与左后轮和右后轮相连接；

蓄电池，用于存储电能并为所述电动机组供电，所述蓄电池位于所述前轮电动机组和所述后轮电动机组之间；

燃料电池组件，用于为所述蓄电池充电，所述燃料电池组件包括：

燃料储罐，位于电动汽车的后轮电动机组的后方或上方；

燃料电池，位于电动汽车的前轮电动机组的前方，所述燃料电池与所述燃料储罐通过燃料供应管路相连通。

可选地，所述燃料电池组件为甲醇燃料电池组件，所述燃料储罐中存储有甲醇和水的混合物，所述燃料电池为甲醇重整制氢燃料电池。

可选地，所述前轮电动机组包括左前轮电动机组和右前轮电动机组，所述左前轮电动机组通过一驱动轴驱动所述左前轮，所述右前轮电动机组通过一驱动轴驱动所述右前轮；

所述后轮电动机组包括左后轮电动机组和右后轮电动机组，所述左后轮电动机组通过一驱动轴驱动所述左后轮，所述右后轮电动机组通过一驱动轴驱动所述右后轮。

可选地，所述左前轮电动机组和右前轮电动机组位于所述左前轮和右前轮之间，且所述左前轮电动机组和右前轮电动机组位于所述电动汽车沿横向方向的中部；

所述左后轮电动机组和右后轮电动机组位于所述左后轮和右后轮之间，且左后轮电动机组和右后轮电动机组位于所述电动汽车沿横向方向的中部。

可选地，所述电动汽车还包括一电机控制单元，所述电机控制单元的输入端连接至所述蓄电池的放电端，所述电机控制单元的四个输出端分别连接至所述左前轮电动机组、右前轮电动机组、左后轮电动机组和右后轮电动机组。

可选地，各个所述驱动轴分别通过一滑动花键连接至所对应的电动机组。

可选地，所述左前轮电动机组、右前轮电动机组、左后轮电动机组和右后轮电动机组的外部分别包裹有一冷却套，各个所述冷却套中装载有冷却油或乙二醇水溶液。

可选地，所述电动汽车还包括至少一无线感应充电垫，所述无线感应充电垫包括无线感应充电线圈，所述无线感应充电垫的输出端与所述蓄电池的充电端相连接，所述无线感应充电垫设置于所述蓄电池的下方。

可选地，所述电动汽车还包括至少一无线感应充电垫，所述无线感应充电垫包括无线感应充电线圈，所述无线感应充电垫的输出端与所述蓄电池的充电端相连接，所述无线感应充电垫位于所述燃料储罐的下方。

可选地，所述左前轮、右前轮、左后轮和右后轮上分别设置有一摩擦式刹车结构。

可选地，所述电动汽车还包括一配电单元，所述配电单元包括第一电压变换模块和第二电压变换模块；

所述第一电压变换模块的输入端连接至所述燃料电池的输出端，所述第一电压变换模块的输出端连接至所述蓄电池的充电端；

所述第二电压变换模块的输入端连接至所述燃料电池的输出端，所述第二电压变换模块的输出端连接至一辅助电池的充电端。

可选地，所述蓄电池的充电端还连接至两个外部电源充电接口，所述两个外部电源充电接口包括直流充电接口和交流充电接口。

本实用新型实施例还提供一种电动汽车，包括上述的电动汽车驱动系统。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

综上所述，本实用新型采用燃料电池随时随地可以为蓄电池充电，无有害气体排放，且无噪音污染，提高电动汽车续航能力；通过燃料电池组件、电动机和蓄电池在电动汽车内部的合理排布，充分利用电动汽车的底盘空间，最大化可用能源的储量，为电动汽车的广泛推广大有裨益。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本实用新型一实施例的电动汽车驱动系统的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例的电动汽车驱动系统的结构示意图；

图3是本实用新型再一实施例的电动汽车驱动系统的结构示意图；

图4是本实用新型又一实施例的电动汽车驱动系统的结构示意图。

附图标记：

1 电动汽车 10 高压直流装置

2 燃料电池 12 直流充电接口

3 燃料储罐 13 前轮电动机组

31 燃料供应管路 131 左前轮电动机组

4 蓄电池 132 右前轮电动机组

5 配电单元 14 后轮电动机组

7 辅助电池 141 左后轮电动机组

8 空调 142 右后轮电动机组

9 加热器 15 充电垫

11 充电器 16 刹车

L1 左前轮 17 驱动轴

R1 右前轮 18 滑动花键

L2 左后轮 19 电机控制单元

R2 右后轮 20 交流充电接口

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

为了解决现有技术中的问题，现有技术中提出了一种增程器的方案。增程器是一种附加的小型内燃机，与电动机结合在一起，在行驶过程中可以发电，这样可以延长蓄电池在两次充电周期之间的最大运行间隔时间。然而，采用这种增程器不可避免地会产生废气排放和噪音污染，并且在车辆停车期间难以使用增程器对蓄电池进行蓄能。

为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种新的电动汽车驱动系统，该电动汽车驱动系统采用燃料电池，能够满足在任何需要时使用燃料电池对蓄电池进行充电，以延长电动汽车行驶时间的目的。

如图1所示，在本实用新型一实施例中，该电动汽车驱动系统包括驱动车轮转动的电动机组、为电动机组提供能源的蓄电池以及可以为蓄电池充电的燃料电池组件。其中：

所述电动机组包括前轮电动机组13和后轮电动机组14，所述前轮电动机组13通过驱动轴17分别与左前轮L1和右前轮R1相连接，所述后轮电动机组14通过驱动轴17分别与左后轮L2和右后轮R2相连接；所述蓄电池用于存储电能并为所述电动机组供电，所述蓄电池4位于所述前轮电动机组13和所述后轮电动机组14之间；所述燃料电池组件包括燃料储罐3和燃料电池2，其中，所述燃料储罐3位于电动汽车1的后轮电动机组的后方或上方；所述燃料电池2位于电动汽车1的前轮电动机组的前方，所述燃料电池2与所述燃料储罐3通过燃料供应管路31相连通。

燃料电池2在启动前可以先由蓄电池4预热，使得燃料电池2达到160℃的工作温度。在发电过程中，燃料电池的温度在160℃到200℃之间，而燃料电池的最佳工作温度在160℃，因此，燃料电池2需要被冷却。燃料电池2吸收的余热可以通过热泵用于空调系统，在低温天气时对车内空间进行加热。燃料电池2在正常运行中不存在过热的危险，其产生的输出功率在5-10kW左右，其总是可以在接近其最佳运行点的位置工作。

在该实施例中，所述燃料电池组件为甲醇燃料电池组件，所述燃料储罐3中存储有甲醇和水的混合物，所述燃料电池2为甲醇重整制氢燃料电池。所述燃料储罐3中存储的甲醇和水的质量比例分别是60％和40％，甲醇的比例可以有一个上下10％的浮动，即甲醇可以占混合物的质量的60％±10％，并进一步优选为60％±5％。甲醇燃料电池组件可以很好地利用该甲醇和水的混合物，首先采用甲醇燃料重整制氢，利用产生的氢气作为燃料电池的燃料产生电能输出至蓄电池4，并且该甲醇和水的混合物不容易爆炸，相比于氢气存储不会容易产生危险。甲醇燃料电池组件在产生电能时只排放二氧化碳，而不排放有害废气，同时其通过化学反应将适当的燃料直接转换为电能，而不需要任何相关的机械运动，也就大大降低了噪声污染。稀释甲醇的可燃性明显低于汽油，在最坏的情况下，稀释甲醇也比燃烧的汽油更容易熄灭。因此，即使燃料储罐3放在容易破碎的区域也不会造成很大危险。

该燃料电池2的平均输出功率比汽车行驶所需的能量要小，一般地，其平均输出功率能够满足汽车以100公里/小时的恒定速度行驶、没有风、没有上坡和下坡、道路平坦的行驶要求。由此，在电动汽车1中，可以只要设置一个比较紧凑和小的燃料电池2，不会占用很大的空间，并且避免了车辆质量的过度增加。因此，燃料电池2的平均输出量不超过汽车行驶所需能量的50％。然而，燃料电池2产生的电能也可以直接驱动电动机组，例如在交通堵塞时，以很慢的速度行驶，燃料电池2的输出功率是可以满足汽车的需求的。

如图2所示，为本实用新型另一实施例的电动汽车驱动系统的结构示意图。在该实施例中，所述前轮电动机组13包括左前轮电动机组131和右前轮电动机组132，所述左前轮电动机组131通过一驱动轴17驱动所述左前轮L1，所述右前轮电动机组132通过一驱动轴17驱动所述右前轮R1；所述后轮电动机组14包括左后轮电动机组141和右后轮电动机组142，所述左后轮电动机组141通过一驱动轴17驱动所述左后轮L2，所述右后轮电动机组142通过一驱动轴17驱动所述右后轮R2。

进一步地，在该实施例中，所述左前轮电动机组131和右前轮电动机组132位于所述左前轮L1和右前轮R1之间，且所述左前轮电动机组131和右前轮电动机组132位于所述电动汽车1沿横向方向的中部；所述左后轮电动机组141和右后轮电动机组142位于所述左后轮L2和右后轮R2之间，且左后轮电动机组141和右后轮电动机组142位于所述电动汽车1沿横向方向的中部。在该实施例中，电动汽车1的纵向方向指的是电动汽车1的行驶方向，电动汽车1的横向方向指的是两个前轮的连线方向，或两个后轮的连线方向，即垂直于纵向方向的宽度方向。

在该实施例中，沿电动汽车1的行驶方向，从前往后，依次布设有：燃料电池2、左前轮电动机组131和右前轮电动机组132、蓄电池4、左后轮电动机组141和右后轮电动机组142、燃料储罐3。通过电动汽车内部驱动系统各个组件的合理排布，充分利用电动汽车的底盘空间，并且可以将可用能源尽量最大化，例如选择较大的蓄电池4，或采用较大的燃料储罐3等等。车体的位置时均等的，避免了汽车前侧或后侧过重，而影响驾驶动力。燃料储罐3在车辆后桥上方时可以在发生碰撞时提供最好的安全性，这是因为车辆后桥的位置时车身最稳定的区域之一。如果燃料储罐3不设置在后桥上方，至少设置在车辆的后部。蓄电池4位于车辆的中间部分，即位于前桥和后桥之间，这样，汽车质量的最大一部分集中在汽车的中间区域，获得最优的驾驶动力。

在该实施例中，所述电动汽车还包括一电机控制单元19，所述电机控制单元19的输入端连接至所述蓄电池4的放电端，所述电机控制单元19的四个输出端分别连接至所述左前轮电动机组131、右前轮电动机组132、左后轮电动机组141和右后轮电动机组142，实现分别为各个电动机组供电。电机控制单元19将蓄电池4的直流高压电流转换为交流高压电流，用于对电动机供电，使得电动机驱动电流的频率可以作为电动机控制的可用参数。

在该实施例中，由于每个车轮由一个单独的电动机组驱动，可以实现电差速器，而无需使用机械差速器，考虑到机械差速器的价格十分昂贵，因此，降低了成本。分别控制各个电动机组就可以使得各个车轮实现设定的转速的差异，实现与机械差速器相同的效果。各个电动机组可以包括至少一个电动机。

本实施例中，电动机组设置在汽车横向方向的中部，并且这些电动机组通过驱动轴17向车轮传递扭矩，与直接集成到各个车轮中的轮毂电机相比，避免了轮毂电机过大的惰性质量。该种采用驱动轴17传递扭矩以及单独电动机组控制单独车轮的方式可以与现有的摩擦式刹车16结合使用。在该实施例中，所述左前轮L1、右前轮R1、左后轮L2和右后轮R2上分别设置有一摩擦式刹车结构16。通过这种制动方式，可以更容易地实现一种防止车轮在全制动压力作用下的永久性制动系统，更容易实现电子驱动动力学控制。ASP(牵引力控制系统)和ABS(防抱死系统)可以通过摩擦式刹车16来实现。

进一步地，各个所述驱动轴17分别通过一滑动花键18连接至所对应的电动机组。即与左前轮L1相连的驱动轴17通过一滑动花键18连接至左前轮电动机组131，右前轮R1的驱动轴17通过一滑动花键18连接至右前轮电动机组132，左后轮L2的驱动轴17通过一滑动花键18连接至左后轮电动机组141，右后轮R2的驱动轴17通过一滑动花键18连接至右后轮电动机组142。通过滑动花键18，实现了驱动轴17与各个电动机组之间的柔性连接，而避免了刚性连接，驱动轴17的连接长度可以根据悬挂系统的压缩扩张而改变。

在该实施例中，所述左前轮电动机组131、右前轮电动机组132、左后轮电动机组141和右后轮电动机组142的外部分别包裹有一冷却套，各个所述冷却套中装载有冷却油或乙二醇水溶液。冷却套也可以集成在电动机上，或者放置在电动机上。这样就可以增加电动机的扭矩输出，减少了因热量损耗而带来的不利影响。

各个电动机的控制过程中，允许电动机的多象限运行。这样，很容易利用电动机进行能量再转换，通过将动能重新转化为电能，通过刹车的方式，借助电动机在刹车时作为发电机运转。此外，在极端情况下，例如在山区下坡时，可能通过电动机的制动动作为电动机提供电能。

在该实施例中，所述电动汽车还包括至少一无线感应充电垫15，所述无线感应充电垫15包括无线感应充电线圈，无线感应充电线圈产生电力输出，在外部施加的交流磁通量的影响下为蓄电池4充电。具体地，所述无线感应充电垫15的输出端与所述蓄电池4的充电端相连接，所述无线感应充电垫15设置于所述蓄电池4的下方，可以无线为所述蓄电池4进行充电。

如图3所示，为本实用新型再一实施例的电动汽车驱动系统的结构示意图。该实施例与图2中示出的实施例的区别在于：所述无线感应充电垫15位于所述燃料储罐3的下方，可以无线为所述蓄电池4进行充电。图2和图3中仅示出了无线充电垫的两种位置方案，在实际应用中，不限于此。设置了无线充电垫的电动汽车，只需要行驶到具有无线充电装置的充电站，通过无线充电垫与无线充电装置的电磁感应或谐振，即可以实现对蓄电池的充电，不必另外连接充电线，方便了用户的使用。

此外，在一些公路路面下也可能会铺设有电磁感应线圈，使得车辆在行驶在该公路上时也能够为蓄电池4充电，实现不停车充电的远程行驶。

如图4所示，为本实用新型又一实施例的电动汽车充电系统的结构示意图。在该实施例中，所述电动汽车1还包括一配电单元5，所述配电单元5包括第一电压变换模块和第二电压变换模块；所述第一电压变换模块的输入端连接至所述燃料电池2的输出端，所述第一电压变换模块的输出端连接至所述蓄电池4的充电端，第一电压变换模块将燃料电池2的输出电流转换成蓄电池所需要的高压直流，例如400V，从而为空调8、加热器9和其他消耗高压直流的装置10供电，并且实现燃料电池2对蓄电池4充电；所述第二电压变换模块的输入端连接至所述燃料电池2的输出端，所述第二电压变换模块的输出端连接至一辅助电池7的充电端，第二电压变换模块将燃料电池的输出电流转换成电压低于60V的直流电压，进一步优选为12V的直流电压，从而为辅助电池7进行供电。辅助电池7的作用有：启动发动机时，给起动机提供强大的起动电流；当电动机处于怠速时，向用电设备供电等等。辅助电池7还可以在车辆停车时为通用车载电气系统提供低压直流电源，一般的车载电气系统可以包括座椅的电气操作、音响系统、娱乐系统等等。

在该施例中，所述蓄电池4的充电端还连接至两个外部电源充电接口，所述两个外部电源充电接口包括直流充电接口12和交流充电接口20，交流充电接口20通过充电器11连接至蓄电池4，充电器11可以将输入的交流电转化为直流电对蓄电池4进行充电。由此，可以直接使用家庭用电力连接交流高压充电。

因此，本实用新型采用燃料电池随时随地可以为蓄电池充电，无有害气体排放，且无噪音污染，提高电动汽车续航能力；通过燃料电池组件、电动机和蓄电池在电动汽车内部的合理排布，充分利用电动汽车的底盘空间，可以最大化可用能源的储量，并且可以提高电动汽车运行的稳定性。

图1～图4示出了本实用新型的四个具体实施例，然而可以理解的是，在本实用新型中，各个实施例的结构可以相互组合，例如在图2和图3的实施例中增加配电单元5、辅助电池7和各个充电接口，在图4的实施例中增加充电垫15、摩擦式刹车16等等，均属于本实用新型的保护范围之内。

本实用新型还提供一种电动汽车，包括所述的电动汽车驱动系统。采用该种技术方案的电动汽车，由于燃料电池可以随时随地为蓄电池进行充电，不受时间和场地的限制，因此大大提高了电动汽车的续航能力，同时燃料电池无有害气体排放，并且降低噪声污染，更加环保。该电动汽车可以是一种模块化车辆，可以作为一种普通的蓄电池电动汽车以标准版本出售，也可以将燃料储罐和燃料电池作为特殊设备，由汽车升级订购后再行安装。

综上所述，与现有技术相比，综上所述，本实用新型采用燃料电池随时随地可以为蓄电池充电，无有害气体排放，且无噪音污染，提高电动汽车续航能力；通过燃料电池组件、电动机和蓄电池在电动汽车内部的合理排布，充分利用电动汽车的底盘空间，最大化可用能源的储量，为电动汽车的广泛推广大有裨益。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。