将燃油动力汽车改装插电式混合动力汽车的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于交通运输技术领域，涉及一种将燃油动力汽车改装成插电式混合动力汽车的装置及方法。
【背景技术】
[0002]目前国内还没有成熟的将燃油动力汽车改装为插电式混合动力汽车的方法，更没有形成成熟的标准体系，而燃油动力汽车的使用不仅油耗较高，进而产生的行车费用昂贵，而且燃油动力汽车在行驶过程中将排放大量尾气，对城市空气质量造成严重的影响；如果将燃油动力汽车直接取代，那必然造成燃油动力汽车本身结构的浪费，因此将燃油动力汽车改装为油电混合动力汽车的方法是未来交通运输领域的发展趋势。
[0003]将燃油动力汽车改装为插电式混合油电动力汽车，主要从汽车的电机结构及电机动力能源供应装置电池组这两大结构上进行考虑。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供将燃油动力汽车改装成插电式混合动力汽车的方法及装置，通过在现有普通燃油动力汽车的动力结构上加入轮毂电机及轮毂电机控制系统，实现电驱动，且原有的悬挂及制动系统不变；采用大容量的动力锂电池组作为电驱动动力结构的动力能源，可采用交流220V电源插座对锂电池组供电，也可在使用燃油动力的同时，采用车载发电机通过车载充电器对动力锂电池组进行供电，电机结构及电机结构能源供应装置的改进，不仅降低了油耗及行车费用，而且减少了汽车尾气的排放，对于城市的净化起到显著的作用。
[0005]本发明通过下述技术方案实现:将燃油动力汽车改装成插电式混合动力汽车的方法，在燃油动力汽车的后轮驱动结构上加装轮毂电机及电驱动控制系统；采用动力锂电池组结合锂电池保护模块作为轮毂电机动力；使用交流220v电源对锂电池组充电或/在使用汽油动力情况下，使用车载发电机通过车载充电器对电池充电。
[0006]在燃油动力汽车的后轮驱动结构上加装轮毂电机及电驱动控制系统，主要针对两驱燃油动力汽车，轮毂电机替代原有燃油动力汽车的后轮轮毂安装架，加装轮毂电机后后轮刹车系统不变，同时燃油动力汽车中后轮为毂刹的结构改装为碟刹结构，实现电驱动功能；通过新增电驱动控制系统实现对新增轮毂电机的控制，原有的燃油动力汽车操控系统不变，即原有汽车显示仪表结构可在改装后的插电式混合动力汽车上继续使用，当采用电驱动作为汽车动力时，将变速箱排挡防止在空挡位置即可，这样设置原燃油动力汽车手动挡在电驱动情况下相当于自动挡汽车。
[0007]采用动力锂电池组结合锂电池保护模块作为轮毂电机动力，现有技术中锂电池保护板与充电器是独立的，且由于功能相近，在使用时很难结合在一起，本发明通过将充电和保护装置合二为一，采用积木式结构独立对单个锂电池充电和管理，即每个单体锂电池对应独立的充电电路和保护芯片然后通过总电压和总输出电流监控，确保锂电池组正常供电，实现低压大电流，工作电压3.2V?3.7V，工作电流50?200A，充电电流30?50A。
[0008]采用动力锂电池组作为动力，可采用两种方式对其供电，第一，直接使用普通交流220v家用电源插座，即采用插电式方式为动力锂电池组充电；第二，在使用燃油或汽油作为驱动动力情况下，使用车载发电机通过车载充电器对动力锂电池组充电。
[0009]进一步地，为更好的实现本发明，将燃油动力汽车改装为插电式混合动力汽车的方法中采用平板电脑监控锂电池组电机工作系统，其中平板电脑为现有技术，且平板电脑采用android系统，对油电系统转换、锂电池组电压容量监测、锂电池组工作和充电电路、轮毂电机和控制器温度显示、电驱动控制系统故障报警等结构状态的监控；该监控锂电池组电机工作系统，还可嵌入GPS导航结构、行车速度显示结构、行车视频记录结构、全车可视图像监测系统，还可分别与MP3/MP4车载娱乐和通讯上网系统连接，实现与相关网站的链接。
[0010]进一步地，为更好的实现本发明，对于后桥驱动汽车，采用后桥中置电机作为驱动动力，保留变速箱结构和离合系统，拆卸下发电机，将直流无刷电机与拆卸下发电机传动轴直接连接。
[0011]进一步地，为更好的实现本发明，将普通燃油动力汽车的后轮毂刹改装为碟刹。
[0012]另外本发明还揭示了一种将燃油动力汽车改装成插电式混合动力汽车的装置，该装置包括轮毂电机、电驱动控制系统，锂电池模块组件；
轮毂电机包括电机外壳、电机盖和电机轴，电机轴贯穿在电机外壳和电机盖中部，且电机轴通过法兰盘与电机外壳和电机盖固定，电机外壳相对于电机盖的另一侧设有呈环带分布的固定螺栓，电机轴的两端均设有汽车推力轴承连接电机外壳和电机盖；电机外壳内部设有逆变器，逆变器嵌插固定在电机轴上，逆变器内部安装有金属线芯，金属线芯与电机轴内部通入的电机电缆相连；
其中轮毂电机又称车轮内装轮毂电机又称车轮内装电机，电驱动控制系统对轮毂电机进行控制，其中电驱动控制系统为所属领域的公知常识，轮毂电机的最大特点就是将动力、传动和制动装置都整合到轮毂内，因此将电动车辆的机械部分大大简化。在混合动力汽车改装方案里，采用轮毂电机，对汽车原有结构基本不做大的改变，在纯电动汽车领域，采用轮毂电机驱动，可以避免复杂的机械传动装置，使电动汽车结构更加简单和便于电子化操控。其中，使用的轴承为汽车推力轴承，可以承受高速长期行驶，轮毂电机驱动行驶最高可达120km/h，并且在高速制动情况下轴承不会发热烧毁；
锂电池模块组件包括动力锂电池组和锂电池保护模块，动力锂电池组包括电池模块和第一紧固件，电池模块包括多个错极堆叠且依次电联的单体聚合物锂离子电芯，金属U型卡和塑料夹，单体聚合物锂离子电芯置于塑料夹中，金属U型卡连接相邻单体聚合物锂离子电芯的两极，并将其卡接在为塑料夹上，第一紧固件用于连接并固定一个或多个电池模块；锂电池保护模块包括相互连接的整流滤波模块和充放电保护模块，充放电保护模块包括多个保护子模块，保护子模块包括总控芯片模块、震荡器模块、第一分控芯片模块和第二分控芯片模块，总控芯片模块通过震荡器模块分别连接第一分控芯片模块、第二分控芯片模块，第一分控芯片模块、第二分控芯片模块均包括集成芯片IC和场效应管M0S。
[0013]所述动力锂电池组中的一个塑料夹安放一个可充电的单体聚合物锂离子电芯并通过金属U型卡进行单体聚合物锂离子电芯与塑料夹的固定而构成一个电池模块的动力锂电池组；多个安放有单体聚合物锂离子电芯的塑料夹按照相邻两个单体聚合物锂离子电芯错极堆叠的方式依次排列并通过第一紧固件的依次连接构成多个电池模块的动力锂电池组。多个电池模块的动力锂电池组，其内部的单体聚合物锂离子电芯依次串联且相邻单体聚合物锂离子电芯间隔一定空隙利于散热，适用于大功率动力电池组的工作需求。
[0014]所述锂电池保护模块中主要通过充放电保护模块对动力电池组进行过充保护、过放保护、过压保护、过温保护及均衡充电保护。充电时，整流滤波模块将市电的交流电压转换为动力锂电池组工作的直流电压，总控芯片模块控制直流电压经振荡器模块作用转变为交流电，再由分控芯片模块对单体聚合物锂离子电芯单进行单独的充电保护；放电时，也是由分控芯片模块对单体聚合物锂离子电芯单进行单独的放电保护。一组保护子模块中由一个总控芯片模块通过振荡器模块分别连接第一分控芯片模块、第二分控芯片模块且第一分控芯片模块、第二分控芯片模块分别单独连接一个单体聚合物锂离子电芯的结构可实现单独对每个单体聚合物锂离子电芯进行充放电保护的功能，且两个分控芯片模块为一组通过一个总控芯片模块连接，既能保证均衡充电以及保护功能的稳定性，又可节省成本。
[0015]所述总控芯片模块、第一分控芯片模块、第二分控芯片模块均包括集成芯片IC和场效应管MOS，集成芯片IC包括相互连接的微控单元和检测单元，检测单元分别连接在单体聚合物锂离子电芯充电端和输电端进行电流、电压、温度等电参数的检测，微控单元根据检测结果进行动作:若检测结果符合安全阀阈值，对应的场效应管MOS维持现有连接状态；若检测结果超出安全阀阈值，对应的场效应管MOS断开以将故障单体聚合物锂离子电芯隔离而保护动力锂电池组整体的安全。所述检测单元设置有多个温度检测点，以保证对动力电池组工作温度的全面检测。
[0016]利用集成芯片IC的集成电路与场效应管MOS的连接实现过充、过放、过压、过温时的断路保护，此技术为成熟技术且集成芯片IC为现有的成熟产品，故不再赘述。
[0017]所述集成芯片IC可采用TEA1750或TEA1791，TEA1750或TEA1791均为新一代功率因数校正(PFC)控制器和反激式(FLYBACK)开关电源控制器集成在一起的1C，集成度高，外接元件少，性能稳定且成本低廉。
[0018]进一步地，为更好的实现本发明，所述塑料夹包括一对支架单元、第二紧固件和绝缘板，一对支架单元对称设置在单体