一种混合动力系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种混合动力系统，包括变速箱及空心无轴承电机，所述空心无轴承电机包括定子和安装于定子内的转子，所述转子包括转盘，所述变速箱包括端盖及输出轴，所述输出轴穿过端盖，所述定子与所述变速箱端盖固定，转盘与所述变速箱输出轴固定。通过对空心无轴承电机的巧妙设计，利用定子与变速箱壳体固定，变速箱输出轴端的法兰与转子的转盘固定，对普通车辆改装混合动力系统不增加轴向长度，巧妙的解决了电机的安装困难问题，且改装方便、节约成本。
【专利说明】一种混合动力系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车的动力系统，特别涉及一种混合动力系统。
【背景技术】
[0002]随着能源的日益匮乏和环境问题的日渐突出，节能环保成为一个世界性的重要话题。纯电动汽车由于电池技术的限制，成本太高、续航里程太低，不能满足人们的需求。现有的传统汽车在节油和降低排放方面的潜力有限，因此，具有节能、环保、高效的混合动力汽车成为了汽车工业的发展趋势。
[0003]混合动力车具有降低燃油消耗并减少废气排放的优点，因此目前国内外均开发出各种包括并联、串联和混联等多种模式的混合动力系统，其性能各有优缺点，但无论哪一种模式都存在着一个共同的缺点；即增加电机安装难度，主要是轴向长度增加300-500mm，大大增加了安装难度，此外，由于加长车辆后悬长度，势必影响到整车的重心和转向稳定性。
[0004]然而，市场上大量的传统汽车，尤其是高耗能的大巴汽车，其传动系统均是以发动机作用唯一动力源，其传动系统架构已经定型，因此，若想电机动力装置，改装为节能的混合动力汽车，将势必要重新设计安装整车的动力系统，造成原传动系统的浪费及巨大的改装成本，将制约着传动汽车向混合动力汽车的过度。
实用新型内容
[0005]鉴于以上所述，本实用新型有必要提供一种改装方便、简单，且成本低的一种混合动力系统。
[0006]一种混合动力系统，其包括变速箱及空心无轴承电机，所述空心无轴承电机包括定子和安装于定子内的转子，所述转子包括转盘，所述变速箱包括端盖及输出轴，所述输出轴穿过端盖，所述定子与所述变速箱端盖固定，所述转盘与所述变速箱输出轴固定。
[0007]进一步地，所述转子还包括磁铁，所述转盘包括圆盘及圆盘周缘凸伸的延伸部，所述圆盘用于连接外部设备，所述延伸部开设有一圈均布的导槽，用于安装固定所述磁铁。
[0008]进一步地，所述圆盘通过止口配合与所述变速箱输出轴连接，所述止口配合包括止口凸起部及与止口凸起部配合的止口凹槽部，所述止口凹槽部开设于所述圆盘上，所述止口凸起部开设于所述输出轴上。
[0009]进一步地，所述变速箱输出轴末端安装有法兰，所述法兰与转子配合安装。
[0010]进一步地，所述定子包括壳体，所述壳体包括主体部及盖体，所述主体部包括圆筒部及连接圆筒部一端的底板，所述圆筒部与底板形成一收容腔，用于安装所述转子，所述盖体呈环形片状，安装于所述转盘上。
[0011]进一步地，所述底板的居中位置开设有第一通孔，所述变速箱输出轴穿过该第一通孔与所述转子配合固定。
[0012]进一步地,所述一种混合动力系统还包括电控单元，所述电控单元包括电机控制器及高压电池组，所述电机控制器通过检测车辆运行情况及对比高压电池组的电量，对空心无轴承电机进行控制。
[0013]进一步地，所述空心无轴承电机通过所述电机控制器控制，具有发电功能，将所产生的电能存储至高压电池组内。
[0014]进一步地，所述高压电池组包括若干电池及电池管理系统，所述电池均为可充电电池，所述电池管理系统用于检测电池的电量。
[0015]进一步地，所述电控单元进一步包括DC-DC电路，所述DC-DC电路为一直流转直流电路，用于将高压电池组的电池电压转换为车辆需要的电压，供整车的电路使用。
[0016]相较于现有技术，本实用新型采用空心转子结构，将传动轴直接通过空心转子与变速箱输出轴连接，轴向长度可维持不变(仅增加约15mm)，极大地方便了车辆的安装，对于旧车改装更优势，无需对发动机和变速箱作任何移动，即可将空心转子电机安装在变速箱端盖上。通过对空心无轴承电机的巧妙设计，利用定子与变速箱壳体固定，变速箱输出轴端的法兰与转子的转盘固定，巧妙的解决了安装电机需增加轴向长度的问题，以及电机固定困难问题，对普通车辆改装混合动力系统具有改装方便、节约成本的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，描述中的附图仅仅是对应于本实用新型的一些具体实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，在需要的时候还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本实用新型一种混合动力系统整体示意图；
[0019]图2为本实用新型所述空心无轴承电机的结构示意图；
[0020]图3为本实用新型所述电控单元的结构示意图。
[0021]图中，10、发动机，20、离合器，30、变速箱，31、输出轴，50、空心无轴承电机，51、定子，511、壳体，513、铁性，515、线圈，5112、第一通孔，53、转子，531、转盘，533、磁铁，5311、圆盘，5313、延伸部，5312、第二通孔，60、电控单元，61、电机控制器，63、高压电池组，65、DC-DC电路，70、万向传动轴，80、差速器，90、车轮，100、一种混合动力系统。
【具体实施方式】
[0022]为了详细阐述本实用新型为达成预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本实用新型的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0023]请参阅图1，本实用新型提供一种混合动力系统100，其包括发动机10、离合器20、变速箱30、空心无轴承电机50、电控单元60、万向传动轴70、差速器80及车轮90。所述发动机10通过离合器20与所述变速器30连接，所述空心无轴承电机50固定安装于变速器30上，差速器80通过万向传动轴70与所述变速箱及空心无轴承电机50连接，所述差速器80直接带动车轮90运转。
[0024]所述发动机10及离合器20均分别为传统的普通燃油发动机及普通离合器，发动机10经离合器20将扭矩传递至所述变速箱30。
[0025]所述变速箱30包括端盖及穿设在端盖中心的输出轴31，所述端盖有与输出轴31同轴的止口凹槽部(图未标)，与本实用新型运用的空心无轴承电机50的定子51配合，以保证该空心无轴承电机50的定子51与所述输出轴31同轴，所述输出轴31凸伸出端盖。
[0026]请一并参阅图2，所述空心无轴承电机50包括定子51和安装于定子51内的转子53。所述定子10与所述变速箱端盖固定，转子53与所述变速箱输出轴31固接。所述定子51包括壳体511、安装于壳体511内的铁芯513及线圈515。在本实施例中，所述空心无轴承电机50为圆柱形，所述壳体11包括主体部及盖体。所述主体部呈一端开口的桶状，包括圆筒部及连接圆筒部一端的底板，所述圆筒部与底板形成一收容腔，所述底板开设有与变速箱端盖匹配的止口凸起部(图未标)，用于与所述变速箱端盖的止口凹槽部配合，该底板的居中位置还开设第一通孔5112，用于穿设输出轴31。所述盖体呈环形片状，安装于所述主体部的开口端。所述铁芯513环绕在所述转子53外侧，并与转子53形成一定的间隙，所述线圈515缠绕于所述铁芯513上，同铁芯513 —并安装于所述的收容腔内。所述转盘531整体呈一端开口的桶装，其包括圆盘5311及圆盘5311周缘形成的延伸部5313。所述圆盘5311的居中位置开设第二通孔5312，本实施例中，上述输出轴31的末端安装一法兰，通过法兰与该第二通孔5312形成止口配合，以保证转盘5311与输出轴31同轴连接。所述延伸部5313呈圆柱形，是由若干硅钢片叠加而成，并在硅钢片上开设有一圈均布的导槽，该导槽用于固定安装磁铁533，其延伸部的内部空间用于穿设其它传动件。
[0027]请参阅图3，所述电控单元60包括电机控制器61、高压电池组63及DC-DC电路65。所述电机控制器61与所述空心无轴承电机50及高压电池组63电连接，该电机控制器61不仅可以控制所述空心无轴承电机50的运转，而且具有控制能量回收功能。所谓能量回收是指将所述空心无轴承电机50产生的电能经过电机控制器61转换，将电能存储到所述高压电池组63内，所述高压电池组63包括若干电池及电池管理系统(图未示)。所述电池均为可充电电池，根据需要串并连接，所述电池管理系统主要用于监控电池的电量，防止电池出现过充电和过放电，进而延长电池的使用寿命。所述DC-DC电路65，为一直流转直流电路，该DC-DC电路65电连接于所述高压电池组63，通过该DC-DC电路将电池组63的高压电转换为车辆常用的24V电压。本实施例中，所述电机控制器61还具有车辆检测对比功能，不仅可以检测车辆的运行情况，如车辆加速、减速、刹车等，还可通过电池管理系统读取电池的电量，将检查到的车辆运行信息及读取到的电量信息对比计算，根据设定信息控制空心无轴承电机的运行情况。
[0028]组装一种混合动力系统时，将车辆的变速箱30的输出轴31与万向传动轴70拆开，将本实用新型所述的空心无轴承电机50的定子51通过止口配合与所述变速箱30的端盖定位并锁固。所述安装在输出轴31末端的法兰穿过所述第一通孔5112，与转子30的圆盘5311 —侧抵靠,通过止口配合定位；所述万向传动轴70抵持所述圆盘5311的另一侧,通过止口配合定位。该圆盘311两侧的止口配合的凹槽部共用所述第二通孔5312,保证了三者的同轴度，通过螺栓依次将万向传动轴70、圆盘311及法兰211锁固。将所述电控单元60安装于车辆的空闲部位，如后备箱、行李箱等，通过导线与所述空心无轴承电机50电连接。
[0029]一种混合动力系统的车辆正常运行时:车辆由发动机10经过离合器20驱动变速箱30，再由变速箱30输出轴31带动空心无轴承电机50的转子53及万向传动轴70 —同转动，由万向传动轴70将扭矩传递至差速器80，再由差速器80驱动车轮90运转。电控单元60的电机控制器61检测车辆的运行状态，当车辆处于加速或匀速行驶时，电机控制器61控制空心无轴承电机不发电；当车辆在减速或刹车时，电机控制器61控制空心无轴承电机50发电，并将电能经过电机控制器61内部电路处理转换，存储至高压电池组63内，对高压电池组63进行充电。当电控单元60的电池管理系统检测到电池63的电量大于80%时，电机控制器61检测到车辆在起步或者加速时，电机控制器61控制空心无轴承电机50运转，辅助车辆启动或车辆加速，降低发动机10的负荷，起到节能的目的；当检测到高压电池组的电量小于80%时，电机控制器61控制空心无轴承电机50在车辆启动或加速时均不启动，以保证高压电池组63内的电量经可供车辆的高压部分使用，如电动空调等，此外，也可经DC-DC电路转换，供应整车的低压电路使用，如散热风扇，低压照明等。
[0030]经统计及测试，一台公交车辆平均每天约行驶250公里，平均每天启停的次数约为750次，通过安装空心无轴承电机发电，经测试，平均每次减速或者停车，大约回收约
0.15千瓦时电能,平均每天约回收100千瓦时的电能。该约100千瓦时的电能可通过空心无轴承电机辅助车辆启动及加速，还可以直接供应车辆的电动空调运行，以及供应散热风机、油气泵、低压照明等使用，综合利用回收的电能，利用电传动，取代发动机的皮带传动，以及利用回收电能，取代车辆的发电机，减轻发动机的符合，而进一步为发动机降低能耗。
[0031]综上，本实用新型所述空心无轴承电机串接于变速箱与万向传动轴之间，通过定子与变速箱壳体固定，变速箱输出轴末端的法兰与万向节法兰二者夹持，通过螺栓依次锁固。通过对空心无轴承电机的巧妙设计，利用变速箱的输出轴与变速箱的端盖同轴的原理，巧妙的取代了电机的轴承部分及对电机进行固定，通过该空心无轴承电机与电控单元组合，取代传统车辆的发电机及低压电瓶，利用电控单元的高压电池组所储存的电能来驱动空心无轴承电机，以辅助发动机进行车辆的启动及加速，利用DC-DC电路，将电池内的电压进行转换，为整车供电，如电动空调，散热风机，低压照明等。车辆在改装该混合动力系统时，只需将变速箱输出轴末端的法兰与万向节法兰拆开，将本实用新型所述空心无轴承电机的定子安装固定于变速箱的端盖上，将转子的转盘串接于法兰与万向节法兰之间，这样对整车的传动系统不做改变，将电控单元安装于车辆的空闲部位，如后备箱、行李箱等，并与所述空心无轴承电机电连接，可有效的解决混合动力汽车的改装困难问题，由于充分利用了原来的传动系统，所以大大的降低了改装成本，且通过空心无轴承电机的辅助启动，减少车辆起步阶段及车辆加速阶段发动机的高耗能问题。
[0032]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而己，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型己以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种混合动力系统，包括变速箱及空心无轴承电机，所述空心无轴承电机包括定子和安装于定子内的转子，特征在于:所述转子包括转盘，所述变速箱包括端盖及输出轴，所述输出轴穿过端盖，所述定子与所述变速箱端盖固定，所述转盘与所述变速箱输出轴固定。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力系统，其特征在于，所述转子还包括磁铁，所述转盘包括圆盘及圆盘周缘凸伸的延伸部，所述圆盘用于连接外部设备，所述延伸部开设有一圈均布的导槽，用于安装固定所述磁铁。
3.根据权利要求2所述的一种混合动力系统，其特征在于，所述圆盘通过止口配合与所述变速箱输出轴连接，所述止口配合包括止口凸起部及与止口凸起部配合的止口凹槽部，所述止口凹槽部开设于所述圆盘上，所述止口凸起部开设于所述输出轴上。
4.根据权利要求1所述的一种混合动力系统，其特征在于，所述变速箱输出轴末端安装有法兰，所述法兰与转子配合安装。
5.根据权利要求1所述的一种混合动力系统，其特征在于，所述定子包括壳体，所述壳体包括主体部及盖体，所述主体部包括圆筒部及连接圆筒部一端的底板，所述圆筒部与底板形成一收容腔，用于安装所述转子，所述盖体呈环形片状，安装于所述转盘上。
6.根据权利要求5所述的一种混合动力系统，其特征在于，所述底板的居中位置开设有第一通孔，所述变速箱输出轴穿过该第一通孔与所述转子配合固定。
7.根据权利要求1所述的一种混合动力系统，其特征在于，所述一种混合动力系统还包括电控单元，所述电控单元包括电机控制器及高压电池组，所述电机控制器通过检测车辆运行情况及对比高压电池组的电量，对空心无轴承电机进行控制。
8.根据权利要求7所述的一种混合动力系统，其特征在于，所述空心无轴承电机通过所述电机控制器控制，具有发电功能，将所产生的电能存储至高压电池组内。
9.根据权利要求7所述的一种混合动力系统，其特征在于，所述高压电池组包括若干电池及电池管理系统，所述电池均为可充电电池，所述电池管理系统用于检测电池的电量。
10.根据权利要求7所述的一种混合动力系统，其特征在于，所述电控单元进一步包括DC-DC电路，所述DC-DC电路为一直流转直流电路，用于将高压电池组的电池电压转换为车辆需要的电压，供整车的电路使用。
【文档编号】H02K7/10GK203381490SQ201320433889
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2013年7月12日
【发明者】江瑞华 申请人:江瑞华