专利名称：轮毂电机式混合动力汽车及控制方法
技术领域：
本发明涉及混合动カ汽车类的ー种具有自动驾驶功能的轮毂电机式混合动カ汽车及控制方法。
背景技术：
申请号2011100466154《基于传统汽车改造的轮毂电机式混合动カ汽车》发明专利申请指出，该混合动カ汽车包括传统汽车及在传统汽车 上添加油门及刹车踏板位置检测装置、专用控制器、电机控制器、能量回收中继电池、能量回收转换器、语言提示器、档位检测装置、助力转向装置等组成的专用控制系统。増加一台电动油泵，四个车轮的轮毂使用盘式永磁无刷直流双作用轮毂电机。该混合动カ汽车有三种各自模式纯电动工作模式、纯发动机工作模式和混合动カエ作模式。所谓纯电动工作模式是指在此模式下，专用控制器通过电机控制器控制轮毂电机的转动。蓄电池组驱动的电动油泵可以在发动机不运行吋，给予液压制动和液压助力转向的工作动力。汽车可以通过能量回收制动方式实现汽车减速，也可以通过能量回收制动与液压制动的复合制动来急刹车。能量回收制动是通过专用控制器控制电机控制器和能量回收转换器，使两轮毂电机发出的电能给能量回收中继电池充电，然后用能量回收中继电池里的电能通过能量回收转换器给蓄电池组充电实现能量回收。汽车转向时转向传感器发出方向角度信号给专用控制器，专用控制器通过电机控制器调整两个前轮毂电机的电压来调整两个前轮的转速差来配合转向，实现电子差速。所谓纯发动机工作模式是指在此工作模式下，只用发动机驱动汽车，这与传统汽车运行相同。与传统汽车的区别在于纯发动机工作模式下，可以通过能量回收制动来使汽车减速和通过能量回收制动、液压制动的复合制动来急刹车。所谓混合动カ工作模式是指在此模式下，轮毂电机和发动机根据已设定的工作程序进行混合驱动。所述工作程序是指当汽车启动时先由轮毂电机提供动力，此阶段属于纯电动工作模式。当汽车速度达到设定值后，专用控制器向总控制器传递启动发动机信号，切換到纯发动机工作模式。汽车可以用能量回收制动来减速和用能量回收制动、液压制动的复合制动来急刹车。在各模式切换过程中，通过档位检测装置、油门及制动踏板位置检测装置、专用控制器、语言提示器好图像显示器的配合控制下实现切換。另外还可以直接用市电给蓄电池组充电。该轮毂电机式混合动カ汽车的后轮使用了盘式永磁无刷直流双作用轮毂电机。我们知道发动机驱动汽车后轴转动来实现汽车后轮转动；但轮毂电机式混合动カ汽车的两个后两个电机的定子固定在后轴上、转子固定在轮胎上。两个后轮毂电机驱动两个后轮转动时，要求汽车的固定在后轴上的定子是静止的、而固定在后轮胎上的转子转动。因而直接用盘式永磁无刷双作用轮毂电机汽车后轮是不现实的。我们知道无论如何插电式混合动カ汽车的两个后轮转速是相同的。即使我们给两个前轮毂电机通入相同电压的直流电、给两个后轮毂电机通入相同电压的直流电，如果两个前轮遇到的阻力不同、两个后轮遇到的阻力不同，那么两个前轮或两个后轮的转速就不同。开这种汽车在高低不平的公路上行驶，会左摇右摆、交警看到还以为是“醉驾”。另外，该汽车没有汽车的自动保护功能和自动驾驶功能。不过美国已经开发出无人驾驶军用货车，它可以跟随前面的人工驾驶的汽车行驶。本发明与插电式混合动カ汽车相比具有以下优点插电式混合动カ汽车的发动机与的两个电动机通过离合器联合成ー个整体，体积庞大，造价高。目前，购买国家补贴后插电式混合动力汽车价格加上使用期限内节约燃油后的费用仍然大于购买普通汽车的价格加上使用期限内普通汽车的燃油费用；也就是购买插电式混合动カ汽车不合算。
发明内容
本发明可以克服上述基于传统汽车改造的轮毂电机式混合动カ汽车的缺陷。
本发明轮毂电机式混合动カ汽车，它由现有轮毂电机式混合动カ汽车改造而来、具有现有轮毂电机式混合动カ汽车的基本结构。而现有轮毂电机式混合动カ汽车又是在传统汽车改造而来，它在传统汽车上添加了油门检测装置及制动踏板检测装置、总控制器、专用控制器、电机控制器、轮毂电机、能量回收中继电池、能量回收转换器、电动油泵、轮制动装置、转向传感器、助力转向装置、电动调节油阀、前摄像头、前雷达、后摄像头、后雷达、卫星导航仪和无线上网电脑。汽车后轴的传动齿轮两侧分别装有碳刷组。轮毂电机的转子外壳与汽车后轴之间装有电控离合器、液压离合器或超越离合器。汽车后轴上装有轴制动装置。四个车轮旁均装有磁感应车轮转速传感器。自动档汽车上装有档位控制器。无线上网电脑内装有自动驾驶汽车软件。将磁感应车轮转速传感器和的转向传感器、前摄像头、前雷达、后摄像头、后雷达、卫星导航仪、油门检测装置、制动踏板检测装置等信号输入到无线上网电脑上。无线上网电脑的输出控制线组分别接到总控制器、专用控制器上。专用控制器的输出控制线分别接到电机控制器、能量回收转换器、电控离合器或液压离合器、碳刷组、档位控制装置、轴制动装置、电动油泵等器件上。电机控制器的输出线接到轮毂电机上，能量回收转换器的输出线接到能量回收中继电池和蓄电池组上。磁感应车轮转速传感器包括装在车轮上的数个永磁铁和固定在汽车底盘靠近后车轮及固定在汽车前轮轴上靠近前车轮的地方的磁感应电子元件。液压离合器由定摩擦片、动摩擦片、离合器底座、环形液压千斤顶、离合器弹簧、移动片、连接管、液压泵、橡胶液压油囊、单向阀、两位三通电磁阀、微动开关和离合器外壳组成。液压离合器结构如下定摩擦片固定在轮毂电机转子外売上，在定摩擦片外侧的汽车后轴上固定好离合器底座，动摩擦片套在离合器底座上、摩擦面压在定摩擦片上。将环形液压千斤顶的缸固定在离开动摩擦片外侧一定距离的离合器底座上，移动片的一侧与环形液压千斤顶的活塞固定连接，移动片套在离合器底座上，离合器弹簧套在环形液压千斤顶上，离合器弹簧的一端固定在环形液压千斤顶的缸上、另一端压在动摩擦片外侧，连接管套在离合器弹簧上，连接管一端固定在动摩擦片上、另一端固定在移动片上，离移动片外侧一定距离的汽车所述后轴上装有微动开关，液压泵和橡胶液压油囊也固定在汽车后轴上，离合器外壳将液压离合器的零部件罩在里面。碳刷组由桶箱、稳定弹簧、碳刷盒、多个碳刷、多个碳刷弹簧、多个铜环和绝缘座组成。桶箱装在汽车底盘上。碳刷盒的上段与桶箱ロ相适配、碳刷盒将稳定弹簧压入桶箱内。碳刷盒内装有多个碳刷每ー个碳刷都配有一个碳刷弹簧。多个铜环彼此绝缘地装在绝缘座上，绝缘座固定地套在后轴上，碳刷组的各碳刷分别压在对应的铜环上。档位控制器由带减速齿轮箱的档位电机、输出齿轮、弧形齿条、档位杆和档位开关组成。档位电机的齿轮箱的输出齿轮与固定在档位杆上的弧形齿条啮合，档位电机的齿轮箱的输出齿轮的转动带动固定在档位杆上的弧形齿轮转动、从而带动档位杆转动。档位杆的转动带动档位开关转动。轮毂电机式混合动カ汽车有三种工作模式纯电动模式、纯发动机模式、混合模式。轮毂电机式混合动カ汽车的控制方法有人エ驾驶和自动驾驶。
所谓纯电动模式是指所谓纯电动工作模式是指在此模式下，驾驶员通过无线上网电脑给专用控制器发出指令，专用控制器通过电机控制器控制轮毂电机的转动。轴制动装置通电将后轴抱死。通过碳刷组的传导电控离合器通电吸合或超越离合器使通电的轮毂电机的转子可以绕着固定在后轴上的定子转动；或者液压离合器的液压泵通电将橡胶液压油囊中的液压油抽出，经过单向阀从通电打开的两位三通电磁阀的常闭阀门向环形液压千斤顶的油缸内压入液压油。环形活塞推动移动片移动、通过连接管使动摩擦片离开固定摩擦片。移动片碰到微动开关后停液压泵的电，单向阀阻止环形液压千斤顶的油缸里的液压油流回橡胶液压油囊，使通电的轮毂电机的转子绕着固定在后轴上的定子转动。蓄电池组驱动的电动油泵可以在发动机不运行时，给予液压制动和液压助力转向装置的工作动力。汽车可以通过能量回收制动方式实现汽车减速，也可以通过能量回收制动与轮制动装置的液压制动的复合制动来急刹车。能量回收制动是通过专用控制器控制电机控制器和能量回收转换器，使轮毂电机发出的电能给能量回收中继电池充电，然后用能量回收中继电池里的电能通过能量回收转换器给蓄电池组充电、实现能量回收。汽车转向时转向传感器发出方向角度信号给无线上网电脑，无线上网电脑发出指令给专用控制器，专用控制器通过电机控制器调整两个前轮毂电机的电压来调整两个前车轮的转速差来配合汽车转向，实现电子差速。汽车在轮毂电机驱动下行驶、能量回收制动和配合转向的电子差速过程中，都会使用感应式车轮转速传感器检测各车轮的转速、并把信号传递给无线上网电脑；无线上网电脑经专用控制器、再经电机控制器调整各轮毂电机的转速，实现汽车平稳行驶或停车。所谓纯发动机工作模式是指在此工作模式下，只用发动机驱动汽车，这与传统汽车运行相同。与传统汽车的区别在于在汽车启动前无线上网电脑通过专用控制器使轴制动装置失电、抱死的后轴松开，电控离合器或者液压离合器失电释放，离合器弹簧或超越离合器使轮毂电机的转子与后轴合为一体。环形液压千斤顶的油缸里的液压油通过失电的两位三通电磁阀的常开阀门流回橡胶液压油囊。纯发动机工作模式下，可以通过能量回收制动来使汽车减速和通过能量回收制动、轮制动装置的液压制动的复合制动来急刹车。在汽车做能量回收制动减速或能量回收制动、轮制动装置的液压制动的复合制动来急刹车时，都要用磁感应车轮转速传感器检测各车轮的转速，并将信号传递给无线上网电脑；无线上网电脑经专用控制器和电机控制器调整各车轮的转速，保证汽车平稳减速和停车。所谓混合动カ工作模式是指在此模式下，轮毂电机和发动机利用无线上网电脑软件设定的工作程序进行混合驱动。所述工作程序是指当汽车启动时先由轮毂电机提供动力，此阶段属于纯电动工作模式；当汽车速度达到设定值后，无线上网电脑向总控制器传递启动发动机信号，切換到纯发动机工作模式。汽车爬坡式用轮毂电机驱动两个前车轮，用发动机低速驱动两个后车轮。汽车可以用能量回收制动来减速和用能量回收制动、轮制动装置的液压制动的复合制动来急刹车，也可以利用电子差速协助汽车转向。所谓人工驾驶是指汽车在驾驶员操作下无线上网电脑通过总控制器和专用控制器来控制汽车运行；手操方向盘转向，脚踩油门或制动踏板，手拉档位杆。驾驶员操作下的汽车可以是纯电动エ模式、纯发动机工作模式和混合动カエ作模式。所谓自动驾驶是指驾驶员输入汽车行驶的目的地和驾驶方式后，无线上网电脑根据所在城市的电子交通图、交通拥堵道路信息、卫星导航仪给出的汽车位置的信息和汽车的前摄像头、前雷达、后摄像头、后雷达、档位开关、车速传感器、磁感应车轮转速传感器、转向传感器、油门检测装 置及制动踏板检测装置等信息，通过总控制器、专用控制器、电机控制器和能量回收转换器来自动驾驶汽车。卫星导航仪给出汽车出发地的位置，从电子交通图中找到目的地，以及根据交通拥堵道路信息无线上网电脑会选择到达目的地的最优线路。汽车顶部的前摄像头可以将‘看到’的交通警示牌、路牌和十字路ロ的红绿灯信号图像输入到无线上网电脑里，汽车的下前摄像头可以将‘看到’的路面上的道路线、斑马线、单黄线、双黄线、转弯标示等图像输入的无线上网电脑里，前雷达和后雷达可以将前后汽车的速度和保持的距离等信息传递给无线上网电脑。在自动档汽车上无线上网电脑根据交通警示牌限速范围，利用档位控制器换档和调整电动调节油阀来控制汽车行驶速度。无线上网电脑根据路牌和转弯标示，利用助力转向装置和电子差速转向。无线上网电脑根据前雷达和下前摄像头的信息，来选择能量回收制动或急刹车。所谓自动保护下的驾驶是指汽车行驶时突然爆胎，汽车会向爆胎的ー侧转弯，如果车速过快来驾驶员不及打方向盘就会发生事故。此时无线上网电脑可以根据下前摄像头‘看到’的汽车偏离路面的道路线的情况，利用电子差速调节两个前车轮的转速了调整汽车方向，同时根据前雷达和后雷达给出的情况对两个后车轮采用轮制动装置的液压制动和能量回收制动来急刹车。对于不成熟的驾驶员在车速快的情况下发现前面不远处有人或物，应踩刹车却踩油门、撞人或物造成事故。此时本发明中的前摄像头、前雷达把前面有人或物的信号输入给无线上网电脑，无线上网电脑就会通过总控制器和专用控制器切断油路和能量回收制动、避免事故的发生。汽车倒车时通过后雷达和后摄像头检测和观察后面，用轮毂电机驱动两个前车轮，转动方向盘用助力转向装置转向和通过转向传感器用电子差速转向。本发明中的发动机是普通发动机，体积小,技术成熟,生产批量大,结构简单成本低；生产轮毂电机的技术成熟，成本也低。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进ー步具体详细的说明。图I是本发明结构原理图。图2是本发明的A-A剖视图。图3是本发明的B-B剖视图。图4是本发明的档位控制器的结构图。图5是本发明的电气控制原理图。
具体实施例方式图、图2、图3、图4、图5所示，本发明轮毂电机式混合动カ汽车，它由现有轮毂电机式混合动カ汽车改造而来、具有现有轮毂电机式混合动カ汽车的基本结构。而现有轮毂电机式混合动力汽车又是在传统汽车改造而来，它在传统汽车上添加了油门检测装置18及制动踏板检测装置19、总控制器2、专用控制器3、电机控制器4、轮毂电机14、能量回收中继电池15、能量回收转换器5、电动油泵12、轮制动装置10、转向传感器20、助力转向装置9、电动调节油阀、前摄像头21、前雷达22、后摄像头23、后雷达24、卫星导航仪17和无线上网电脑I。汽车后轴27的传动齿轮两侧分别装有碳刷组7。轮毂电机14的转子外壳与汽车后轴27之间装有电控离合器6’、液压离合器6或超越离合器。汽车后轴27上装有轴制动装置11。四个车轮26旁均装有磁感应车轮转速传感器25。自动档汽车上装有档位控制器8。无线上网电脑I内装有自动驾驶汽车软件。将磁感应车轮转速传感器25和的转向传感器20、前摄像头21、前雷达22、后摄像头23、后雷达24、卫星导航仪17、油门检测装置18、制 动踏板检测装置19等信号输入到无线上网电脑I上。无线上网电脑I的输出控制线组分别接到总控制器2、专用控制器3上。专用控制器3的输出控制线分别接到电机控制器4、能量回收转换器5、电控离合器6’或液压离合器6、碳刷组7、档位控制装置8、轴制动装置11、电动油泵12等器件上。电机控制器4的输出线接到轮毂电机14上，能量回收转换器5的输出线接到能量回收中继电池15和蓄电池组16上。磁感应车轮转速传感器25包括装在车轮上的数个永磁铁和固定在汽车底盘28靠近后车轮26及固定在汽车前轮轴上靠近前车轮26的地方的磁感应电子元件。图I、图2、图3所示，液压离合器6由定摩擦片、动摩擦片、离合器底座、环形液压千斤顶、离合器弹簧、移动片、连接管、液压泵、橡胶液压油囊、单向阀、两位三通电磁阀、微动开关和离合器外壳组成。液压离合器结构如下定摩擦片固定在轮毂电机转子外壳上，在定摩擦片外侧的汽车后轴27上固定好离合器底座，动摩擦片套在离合器底座上、摩擦面压在定摩擦片上。将环形液压千斤顶的缸固定在离开动摩擦片外侧一定距离的离合器底座上，移动片的一侧与环形液压千斤顶的活塞固定连接，移动片套在离合器底座上，离合器弹簧套在环形液压千斤顶上，离合器弹簧的一端固定在环形液压千斤顶的缸上、另一端压在动摩擦片外侧，连接管套在离合器弹簧上，连接管一端固定在动摩擦片上、另一端固定在移动片上，离移动片外侧一定距离的汽车所述后轴上装有微动开关，液压泵和橡胶液压油囊也固定在汽车后轴27上，离合器外壳将液压离合器6的零部件罩在里面。图I、图2所示，碳刷组7由桶箱、稳定弹簧、碳刷盒、多个碳刷、多个碳刷弹簧、多个铜环和绝缘座组成。桶箱装在汽车底盘28上。碳刷盒的上段与桶箱口相适配、碳刷盒将稳定弹簧压入桶箱内。碳刷盒内装有多个碳刷每一个碳刷都配有一个碳刷弹簧。多个铜环彼此绝缘地装在绝缘座上，绝缘座固定地套在后轴27上，碳刷组7的各碳刷分别压在对应的铜环上。图4所示，档位控制器8由带减速齿轮箱的档位电机、输出齿轮、弧形齿条、档位杆和档位开关组成。档位电机的齿轮箱的输出齿轮与固定在档位杆上的弧形齿条啮合，档位电机的齿轮箱的输出齿轮的转动带动固定在档位杆上的弧形齿轮转动、从而带动档位杆转动。档位杆的转动带动档位开关转动。轮毂电机式混合动力汽车有三种工作模式纯电动模式、纯发动机模式、混合模式。轮毂电机式混合动力汽车的控制方法有人工驾驶和自动驾驶。图I、图2、图3、图5所示，所谓纯电动模式是指所谓纯电动工作模式是指在此模式下，驾驶员通过无线上网电脑I给专用控制器3发出指令，专用控制器3通过电机控制器4控制轮毂电机14的转动。轴制动装置11通电将后轴27抱死。通过碳刷组7传导电控离合器6’通电吸合或超越离合器直接使通电的轮毂电机14的转子可以绕着固定在后轴27上的定子转动；或者液压离合器6的液压泵通电将橡胶液压油囊中的液压油抽出，经过单向阀从通电打开的两位三通电磁阀的常闭阀门向环形液压千斤顶的油缸内压入液压油。环形活塞推动移动片移动、通过连 接管使动摩擦片离开固定摩擦片。移动片碰到微动开关后停液压泵的电，单向阀阻止环形液压千斤顶的油缸里的液压油流回橡胶液压油囊，使通电的轮毂电机14的转子绕着固定在后轴27上的定子转动。蓄电池组16驱动的电动油泵12可以在发动机不运行时，给予液压制动和液压助力转向装置9的工作动力。汽车可以通过能量回收制动方式实现汽车减速，也可以通过能量回收制动与轮制动装置10的液压制动的复合制动来急刹车。能量回收制动是通过专用控制器3控制电机控制器4和能量回收转换器5，使轮毂电机14发出的电能给能量回收中继电池15充电，然后用能量回收中继电池15里的电能通过能量回收转换器5给蓄电池组16充电、实现能量回收。汽车转向时转向传感器20发出方向角度信号给无线上网电脑1，无线上网电脑I发出指令给专用控制器3，专用控制器3通过电机控制器4调整两个前轮毂电机14的电压来调整两个前车轮26的转速差来配合汽车转向，实现电子差速。汽车在轮毂电机14驱动下行驶、能量回收制动和配合转向的电子差速过程中，都会使用磁感应车轮转速传感器25检测各车轮26的转速、并把信号传递给无线上网电脑I ;无线上网电脑I经专用控制器3、再经电机控制器4调整各轮毂电机14的转速，实现汽车平稳行驶或停车。图I、图2、图3、图5所示，所谓纯发动机工作模式是指在此工作模式下，只用发动机驱动汽车，这与传统汽车运行相同。与传统汽车的区别在于在汽车启动前无线上网电脑I通过专用控制器3使轴制动装置11失电、抱死的后轴27松开，电磁离合器6’或者液压离合器6失电释放，离合器弹簧或超越离合器使轮毂电机14的转子与后轴27合为一体。环形液压千斤顶的油缸里的液压油通过失电的两位三通电磁阀的常开阀门流回橡胶液压油囊。纯发动机工作模式下，可以通过能量回收制动来使汽车减速和通过能量回收制动、轮制动装置10的液压制动的复合制动来急刹车。在汽车做能量回收制动減速或能量回收制动、轮制动装置10的液压制动的复合制动来急刹车时，都要用磁感应车轮转速传感器25检测各车轮的转速，并将信号传递给无线上网电脑I ;无线上网电脑I经专用控制器3和电机控制器4调整各车轮26的转速，保证汽车平稳减速和停车。图I、图5所示，所谓混合动カ工作模式是指在此模式下，轮毂电机14和发动机利用无线上网电脑I软件设定的工作程序进行混合驱动。所述工作程序是指当汽车启动时先由轮毂电机14提供动力，此阶段属于纯电动工作模式；当汽车速度达到设定值后，无线上网电脑I向总控制器2传递启动发动机信号，切換到纯发动机工作模式。当汽车爬坡时用轮毂电机14驱动两个前车轮26，用发动机低速驱动两个后车轮26。汽车可以用能量回收制动来减速和用能量回收制动、轮制动装置10的液压制动复合制动来急刹车，也可以利用电子差速协助汽车转向。图I、图4、图5所示，所谓人工驾驶是指汽车在驾驶员操作下无线上网电脑I通过总控制器2和专用控制器3来控制汽车运行；手操方向盘转向，脚踩油门或制动踏板，手拉档位杆。驾驶员操作下的汽车可以是纯电动エ模式、纯发动机工作模式和混合动カエ作模式。
图I、图4、图5所示，所谓自动驾驶是指驾驶员输入汽车行驶的目的地和驾驶方式后，无线上网电脑I根据所在城市的电子交通图、交通拥堵道路信息、卫星导航仪17给出的汽车位置的信息和汽车的前摄像头21、前雷达22、后摄像头23、后雷达24、档位开关、车速传感器、磁感应车轮转速传感器25、转向传感器20、油门检测装置18及制动踏板检测装置19等信息，通过总控制器2、专用控制器3、电机控制器4和能量回收转换器5来自动驾驶汽 车。卫星导航仪17给出汽车出发地的位置，从电子交通图中找到目的地，以及根据交通拥堵道路信息无线上网电脑I会选择到达目的地的最优线路。汽车顶部的前摄像头21可以将‘看到’的交通警示牌、路牌和十字路ロ的红绿灯信号图像输入到无线上网电脑I里，汽车的下前摄像头21可以将‘看到’的路面上的道路线、斑马线、单黄线、双黄线、转弯标示等图像输入的无线上网电脑I里，前雷达22和后雷达24可以将前后汽车的速度和保持的距离等信息传递给无线上网电脑I。在自动档汽车上无线上网电脑I根据交通警示牌限速范围，利用档位控制器8换档和调整电动调节油阀来控制汽车行驶速度。无线上网电脑I根据路牌和转弯标示，利用助力转向装置9和电子差速转向。无线上网电脑I根据前雷达22和下前摄像头23的信息，来选择能量回收制动或急刹车。图I图5所示，所谓自动保护下的驾驶是指汽车行驶时突然爆胎，汽车会向爆胎的一侧转弯，如果车速过快驾驶员来不及打方向盘就会发生事故。此时无线上网电脑I可以根据下前摄像头21 ‘看到’的汽车偏离路面的道路线的情况，利用电子差速调节两个前车轮26的转速了调整汽车方向，同时根据前雷达22和后雷达24给出的情况对两个后车轮26采用轮制动装置10的液压制动和能量回收制动来急刹车。对于不成熟的驾驶员在车速快的情况下发现前面不远处有人或物，应踩刹车却踩油门、撞人或物造成事故；此时本发明中的前摄像头21、前雷达22把前面有人或物的信号输入给无线上网电脑1，无线上网电脑I就会通过总控制器2和专用控制器3切断油路和急刹车、避免事故的发生。汽车倒车时通过后雷达24和后摄像头23检测和观察后面，用轮戚电机14驱动两个如车轮26,转动方向盘，用助力转向装置9转向和通过转向传感器20用电子差速转向。图I、图2、图3所示，本发明中使用的电控离合器6’动作快，但耗电少；它由自动离合器改造而来。液压离合器6动作缓慢，但作用カ大，耗电少。超越离合器灵活，但承载力小。图I、图2所示，碳刷组7也可以添加ー个电磁铁，平时碳刷离开铜环，需要时电磁铁通电吸合，将碳刷压到铜环上。由于两个电机14是在轴制动装置11通电将后轴27抱死后，才通电转动；所以，通过碳刷组7传导给轮毂电机14电时，碳刷组7的碳刷与铜环之间是静止的，不会出现电火花。
权利要求
1.一种轮毂电机式混合动力汽车，它由现有轮毂电机式混合动力汽车改造而来、具有现有轮毂电机式混合动力汽车的基本结构，而现有轮毂电机式混合动力汽车又是在传统汽车改造而来；它在传统汽车上添加了油门及制动踏板检测装置、总控制器、专用控制器、电机控制器、轮毂电机、能量回收中继电池、能量回收转换器、电动油泵、转向传感器、助力转向装置、电动调节油阀、前摄像头、前雷达、后摄像头、后雷达、卫星导航仪和无线上网电脑；其特征在于汽车后轴的传动齿轮两侧分别装有碳刷组(7)，所述轮毂电机(14)的转子外壳与汽车后轴(27)之间装有电控离合器(6’)、液压离合器(6)或超越离合器，汽车后轴(27)上装有轴制动装置(11)，四个车轮(26)旁均装有磁感应车轮转速传感器(25)，自动档汽车上装有档位控制器(8)，所述无线上网电脑(I)内装有自动驾驶汽车软件，将磁感应车轮转速传感器(25)和所述的转向传感器(20)、前摄像头(21)、前雷达(22)、后摄像头(23)、后雷达(24)、卫星导航仪(17)、油门检测装置(18)、制动踏板检测装置(19)等信号输入到所述无线上网电脑(I)上；所述无线上网电脑(I)的输出控制线组分别接到所述的总控制器(2)、专用控制器(3)上；所述专用控制器(3)的输出线分别接到所述的电机控制器(4)、能量回收转换器(5)、电控离合器(6’ )或液压离合器￠)、碳刷组(7)、档位控制装置(8)、轴制动装置(11)、电动油泵(12)等器件上；所述电机控制器(4)的输出线接到所述轮毂电机(14)上，所述能量回收转换器(5)的输出线接到所述的能量回收中继电池(15)和蓄电池组(16)上。
2.根据权利要求I所述轮毂电机式混合动力汽车，其特征在于所述磁感应车轮转速传感器(25)包括装在车轮(26)上的数个永磁铁和固定在汽车底盘(27)靠近后所述车轮(26)及固定在汽车前轮轴上靠近前所述车轮(26)的地方的磁感应电子元件。
3.根据权利要求I所述轮毂电机式混合动力汽车，其特征在于所述碳刷组(7)由桶箱、稳定弹簧、碳刷盒、多个碳刷、多个碳刷弹簧、多个铜环和绝缘座组成，桶箱装在汽车所述底盘(28)上，碳刷盒的上段与桶箱口相适配、碳刷盒将稳定弹簧压入桶箱内，碳刷盒内装有多个碳刷每一个碳刷都配有一个碳刷弹簧，多个铜环彼此绝缘地装在绝缘座上，绝缘座固定地套在所述后轴(27)上，所述碳刷组(7)的各碳刷分别压在对应的铜环上。
4.根据权利要求I所述轮毂电机式混合动力汽车，其特征在于所述档位控制器(8)由带减速齿轮箱的档位电机，输出齿轮弧形齿条、档位杆和档位开关组成，档位电机的齿轮箱的输出齿轮与固定在档位杆上的弧形齿条啮合，档位电机的齿轮箱的输出齿轮的转动带动固定在档位杆上的弧形齿轮转动、从而带动档位杆转动，档位杆的转动带动档位开关转动。
5.轮毂电机式混合动力汽车的控制方法，其特征在于所述轮毂电机式混合动力汽车有三种工作模式纯电动模式、纯发动机模式、混合模式,所述轮毂电机式混合动力汽车的控制方法有人工驾驶和自动驾驶；无论人工驾驶还是自动驾驶都是在自动保护下的驾驶 所谓纯电动模式是指所谓纯电动工作模式是指在此模式下，人通过无线上网电脑(I)给专用控制器⑶发出指令，专用控制器⑶通过电机控制器⑷控制轮毂电机(14)的转动；轴制动装置(11)通电将后轴(27)抱死，通过碳刷组(7)的连接使电控离合器(6’)、液压离合器(6)通电或超越离合器直接使通电的轮毂电机(14)的转子可以绕着固定在后轴(27)上的定子转动；蓄电池组(16)驱动的电动油泵(12)可以在发动机不运行时，给予液压制动和液压助力转向的工作动力；汽车可以通过能量回收制动方式实现汽车减速，也可以通过能量回收制动与轮制动装置(10)的液压制动的复合制动来急刹车；能量回收制动是通过专用控制器⑶控制电机控制器⑷和能量回收转换器(5)，使轮毂电机(14)发出的电能给能量回收中继电池(15)充电，然后用能量回收中继电池(15)里的电能通过能量回收转换器(5)给蓄电池组(16)充电实现能量回收；汽车转向时转向传感器(20)发出方向角度信号给无线上网电脑(1)，无线上网电脑(I)发出指令给专用控制器(3)，专用控制器(3)通过电机控制器(4)调整两个前轮毂电机(14)的电压来调整两个前车轮(26)的转速差来配合汽车转向，实现电子差速；汽车在轮毂电机(14)驱动下行驶、能量回收制动和配合转向的电子差速过程中，都会使用磁感应车轮转速传感器(25)检测各车轮(26)的转速、并把信号传递给无线上网电脑(I)，无线上网电脑(I)经专用控制器(3)、再经电机控制器(4)调整各轮毂电机(14)的转速，实现汽车平稳行驶或停车； 所谓纯发动机工作模式是指在此工作模式下，只用发动机驱动汽车，这与传统汽车运行相同，与传统汽车的区别在于在汽车启动前无线上网电脑(I)通过专用控制器(3)使轴制动装置(11)失电、抱死的后轴(27)松开，电控离合器(6’ )或者液压离合器(6)失电释放，离合器弹簧或超越离合器使轮毂电机(14)的转子与后轴(27)合为一体，纯发动机工作模式下，可以通过能量回收制动来使汽车减速和通过能量回收制动、轮制动装置(10)的液压制动的复合制动来急刹车；在汽车做能量回收制动减速或能量回收制动、轮制动装置(10)的液压制动的复合制动来急刹车时，都要用磁感应车轮转速传感器(25)检测各车轮(26)的转速，并将信号传递给无线上网电脑(1)，无线上网电脑(I)经专用控制器(3)和电机控制器(4)调整各车轮(26)的转速，保证汽车平稳减速和停车； 所谓混合动力工作模式是指在此模式下，轮毂电机(14)和发动机利用无线上网电脑(I)软件设定的工作程序进行混合驱动，所述工作程序是指当汽车启动时先由轮毂电机(14)提供动力，此阶段属于纯电动工作模式；当汽车速度达到设定值后，无线上网电脑(I)向总控制器(2)传递启动发动机信号，切换到纯发动机工作模式；当汽车爬坡时用轮毂电机(14)驱动两个前车轮(26)，用发动机低速驱动两个后车轮(26);汽车可以用能量回收制动来减速和用能量回收制动、轮液压制动的复合制动来急刹车，可以利用电子差速协助汽车转向； 所谓人工驾驶是指汽车在驾驶员操作下无线上网电脑(I)通过总控制器(2)和专用控制器(3)来控制汽车运行，手操方向盘转向，脚踩油门或制动踏板，手拉档位杆，驾驶员操作下的汽车可以是纯电动工模式、纯发动机工作模式和混合动力工作模式； 所谓自动驾驶是指驾驶员输入汽车行驶的目的地和驾驶方式后，无线上网电脑(I)根据所在城市的电子交通图、交通拥堵道路信息、卫星导航仪(17)给出的汽车位置的信息和汽车的前摄像头(21)、前雷达(22)、后摄像头(23)、后雷达(24)、档位开关、车速传感器、磁感应车轮转速传感器(25)、转向传感器(20)、油门检测装置(18)及制动踏板检测装置(19)等信息，通过总控制器(2)、专用控制器(3)、电机控制器(4)和能量回收转换器(5)来自动驾驶汽车；卫星导航仪(17)给出汽车出发地的位置，从电子交通图中找到目的地，以及根据交通拥堵道路信息无线上网电脑(I)会选择到达目的地的最优线路；汽车顶部的前摄像头(21)可以将‘看到’的交通警示牌、路牌和十字路口的红绿灯信号图像输入到无线上网电脑(I)里，汽车的下前摄像头(21)可以将‘看到’的路面上的道路线、斑马线、单黄线、双黄线、转弯标示等图像输入的无线上网电脑(I)里，前雷达(22)和后雷达(24)可以将前后汽车的速度和保持的距离等信息传递给无线上网电脑(I);在自动档汽车上无线上网电脑(I)根据交通警示牌限速范围，利用档位控制器(8)换档和调整电动调节油阀(13)来控制汽车行驶速度；无线上网电脑(I)根据路牌和转弯标示，利用助力转向装置(9)和电子差速转向；无线上网电脑(I)根据前雷达(22)和下前摄像头(21)的信息，来选择能量回收制动或急刹车； 所谓自动保护下的驾驶是指汽车行驶时突然爆胎，汽车会向爆胎的一侧转弯，如果车速过快来不及打方向盘就会发生事故；此时无线上网电脑(I)可以根据下前摄像头(21) ‘看到’的汽车偏离路面的道路线的情况，利用电子差速调节两个前车轮(26)的转速了调整汽车方向，同时根据前雷达(22)和后雷达(24)给出的情况对两个后车轮(26)采用轮制动装置(10)液压制动和能量回收制动的急刹车；对于不成熟的驾驶员在车速快的情况下发现前面不远处有人或物，应踩刹车却踩油门、撞人或物造成事故，此时本发明中的前摄像头(21)、前雷达(22)把前面有人或物的信号输入给无线上网电脑(I)，无线上网电脑(I)就会通过总控制器(2)和专用控制器(3)切断油路和急刹车、避免事故的发生；汽车倒车时通过后雷达(24)和后摄像头(23)检测和观察后面，用轮毂电机(14)驱动两个前车轮(26)，转动方向盘用助力转向装置(9)转向和通过转向传感器(20)用电子差速转向。
全文摘要
本发明公开一种轮毂电机式混合动力汽车。汽车后轴的两侧各装一碳刷组。轮毂电机的外壳与后轴之间装有离合器。后轴上装有轴制动装置。车轮旁均装有磁感应车轮转速传感器。自动档汽车上装有档位控制装置。将磁感应车轮转速传感器和转向传感器、前摄像头、前雷达、后摄像头、后雷达、卫星导航仪、油门检测装置、制动踏板检测装置等信号输入到无线上网电脑上；无线上网电脑的输出控制线组分别接到总控制器、专用控制器上。专用控制器的输出线分别接到电机控制器、能量回收转换器、电控离合器或液压离合器、档位控制装置、轴制动装置、电动油泵等器件上。电机控制器输出线接到轮毂电机上，能量回收转换器输出线接到能量回收中继电池和蓄电池组上。
文档编号B60W20/00GK102627068SQ20121009937
公开日2012年8月8日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者张英华 申请人:张英华