用于电动汽车的大功率增程直驱系统的制作方法

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种用于电动汽车的大功率增程直驱系统。

背景技术：

电动汽车是汽车行业发展的主要趋势，我国在新能源汽车方面是非常积极的，这主要是因为：第一，传统能源的短缺危机和环境保护的客观要求，我国对外国的石油依赖度逐年提升，而此时正值汽车工业整体处于调整方向的阶段，新能源汽车是整个产业的需求。第二，我国的传统汽车工业尤其是乘用车起步较慢，一直处于相对落后的状态，如果继续走欧洲等企业的路线，那么我们可能将继续处于落后的状态。第三，由于早期我国在电池、电机及电控等领域的技术积累，我国在发展新能源汽车方面具备一定的条件，所以，我国政府紧跟最新的形势，制定了相关政策鼓励和扶持新能源汽车的发展，电动汽车的关键核心技术有三个：一是动力电池，二是电机，三是控制系统，而增程直驱系统是三者相结合的一个重要体现，现有的增程直驱系统主要包括增程发动机装置、电池装置、驱动电机和电机控制器，安装麻烦且控制精度低，能源利用率低、故障率高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结构简单、安装方便、控制精度高、故障率低、能源利用率高的用于电动汽车的大功率增程直驱系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种用于电动汽车的大功率增程直驱系统，包括增程发动机装置、电池装置、驱动电机和电机控制器，所述增程发动机装置包括增程发动机支架，所述增程发动机支架上设置增程发动机，所述增程发动机连接有isg发电机，isg发电机连接至电池装置，增程发动机通过ecu连接至电机控制器，所述电池装置包括超级电容器和锂电池，所述超级电容器和锂电池通过安装架安装在车体上，所述驱动电机通过整流电路与电池装置的充电端连接，所述电池装置的放电端通过电机控制器与驱动电机连接，所述isg发电机通过电机控制器与驱动电机电连接。

进一步地，所述增程发动机支架包括下底架，所述下底架下端设置有用于与车体连接的连接架，所述下底架上端设置有上底架，所述下底架和上底架均为长方体型，所述下底架和上底架之间设置有减震装置，所述上底架上端设置有增程发动机固定架，所述增程发动机固定架包括设置在上底架的第一端的底座，所述底座上端设置有向上的立柱，所述立柱上端铰接有第一增程发动机连接架，所述上底架的第二端设置有向上的第二增程发动机连接架，第一增程发动机连接架和第二发动机安装架上均设置有用于与增程发动机连接的安装孔，所述连接架包括设置在下底架下端的支腿，支腿有两个，两个支腿分别设置在下底架两端中间位置，所述支腿下端设置有第一横辊，所述第一横辊的中间位置与支腿连接，两个第一横辊相互平行，第一横辊内穿装有第一转轴，所述第一转轴两端均延伸至第一横辊外连接有吊支腿，所述吊支腿包括与第一转轴固定的吊臂，所述吊臂的末端设置有安装板，所述安装板上设置有用于与车身连接的螺栓孔，所述减震装置包括设置上底架四角处的四个向下的液压弹簧，所述液压弹簧两端均同轴线设置有螺杆，所述液压弹簧两端通过螺杆与相应的底架连接。

进一步地，所述上底架包括由四根依次首尾相连的梁组成的框架，所述框架的四个角处均设置有向内的用于与减震装置连接的固定板，所述底座固定在上底架第一端的梁中间位置，所述底座为长条形，所述底座与相应的梁平行，所述底座两端均设置有向上的立柱，两立柱上端之间设置有第二转轴，第二转轴上套装有第二横辊，所述第二横辊的中间位置与第一增程发动机连接架连接，所述第一增程发动机连接架包括两块相互平行的增程发动机固定板，所述增程发动机固定板两端指向第二增程发动机连接架的一侧均设置有安装孔，两块增程发动机固定板背离第二增程发动机连接架的一侧之间设置有连接梁，所述连接梁有三根，三根连接梁分别设置在增程发动机固定板两端和中间位置，位于增程发动机固定板中间位置的连接梁中间位置与第二横辊固定，所述增程发动机固定板为开口指向第二增程发动机连接架的弧形板。

进一步地，所述第二增程发动机连接架包括设置在上底架的两个相互平行的向上的立板，两立板上端同轴线设置有安装孔。

进一步地，所述安装架包括底板，所述底板两端均设置有向上的侧板，两侧板相互平行，所述底板上端中间位置设置有向上的支撑板，所述支撑板上端设置有横向的顶板，所述超级电容器和锂电池分别设置在支撑板两侧，两侧板外端之间分别设置有用于向内压紧超级电容器和锂电池的可拆卸挡板，所述顶板下侧设置有用于防止超级电容器和锂电池向上移动的限位支架，所述底板下端设置有横向的安装板，所述支撑板为铝合金板，所述支撑板上均匀设置有用于与超级电容器、锂电池压紧的导热带，所述导热带截面为t型，所述导热带的横部与相应的超级电容器或者锂电池压紧。

进一步地，所述限位支架包括可拆卸固定在支撑板上端两侧的连接板，任一连接板下端两侧设置有向外的横向压梁，所述压梁末端与顶板之间设置有支撑杆，所述顶板两外端设置有用于通过电缆的电缆开口，所述顶板下端靠近电缆开口处设置向下的电缆固定柱，所述电缆固定柱上设置有环形沟槽，所述挡板内端面两侧位置设置有缓冲胶条，所述底板为铝合金板，所述底板下端面设置有向下的散热翅片。

进一步地，所述电路控制模块包括与锂电池相连的bms控制电路、与超级电容器连接的电池参数采集装置，所述bms控制电路和电池参数采集装置电连接至mpu控制器，所述超级电容器和锂电池的并联后通过dc接触器与电动汽车的驱动电机连接，所述dc接触器的控制端与mpu控制器电连接，所述电路控制模块还包括设置在动力线路上的限流电阻和热敏电阻。

进一步地，所述整流电路包括自驱动电机向电池装置依次串联的igbt模块和整流滤波电路。

本发明的有益效果在于：用于电动汽车的大功率增程直驱系统设置增程发动机支架及安装架，方便安装至车体上，增程发动机通过两路驱动驱动电机，第一路是增程发动机通过isg发电机、电池装置回收电能，再通过电池装置驱动驱动电机，第二路是增程发动机通过isg发电机及电机控制器驱动驱动电机，能源利用率高、故障率低；增程发动机支架设置下底架、连接架、上底架、减震装置和增程发动机固定架，方便将增程发动机支架安装在车身上，同时方便安装增程发动机，结构简单，工作稳定；连接架包括铰接在一起的支腿和吊支腿，在安装时方便调整角度，进而方便安装；减震装置包括四个液压弹簧，抗震能力强，工作稳定性高；设置安装架，能够将超级电容器和锂电池集中安装和管理，安装稳定性高、线路短、故障率低；支撑板设置导热带，能够提高散热性能，避免超级电容器和锂电池过热。

附图说明

图1为实施例1连接关系图示意图；

图2为实施例1控制流程图示意图；

图3为增程发动机支架主视图示意图；

图4为上底架及增程发动机固定架结构图示意图；

图5为上底架及增程发动机固定架左视图示意图；

图6为安装架主视剖面图示意图；

图7为安装架左视图示意图；

图8为图6中a方向截面图示意图；

图9为限位支架仰视图示意图；

图10为电缆固定柱结构图示意图；

图11为电池装置控制原理图示意图；

图12为整流电路连接关系图示意图；

其中：1-增程发动机装置，11-增程发动机，111-下底架，112-上底架，1121-梁，1122-固定板，1131-支腿，1142-第一横辊，1153-吊臂，1164-安装板，1144-液压弹簧，1141-螺杆，1151-底座，1152-立柱，1153-第二横辊，1161-增程发动机固定板，1162-连接梁，117-立板，12-isg发电机，13-ecu，2-电机控制器，3-电池装置，301-超级电容器，3022-锂电池，303-支撑板，304-导热带，305-底板，306-散热翅片，307-挡板，308-连接柱，309-安装板，310-顶板，311-pcb板，312-连接板，313-压梁，314-支撑杆，315-电缆固定柱，316-电缆开口，17-侧板，318-环形沟槽，319-缓冲胶条，320-bms控制电路，321-电池参数采集装置，322-dc接触器，323-mpu控制器，324-限流电阻，325-热敏电阻，4-整流电路，401-整流桥，402-滤波电容，403-滤波电感，404-igbt模块，5-驱动电机。

具体实施方式

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-12所示，一种用于电动汽车的大功率增程直驱系统，包括增程发动机装置1、电池装置3、驱动电机5和电机控制器2，增程发动机装置包括增程发动机支架，增程发动机支架上安装增程发动机11，具体为，增程发动机支架包括下底架111，下底架1131下端安装有用于与车体连接的连接架，连接架包括设置在下底架下端的支腿1131，支腿1131有两个，两个支腿1131分别安装在下底架两端中间位置，支腿下端固定有第一横辊1132，第一横辊1132的中间位置与支腿连接，两个第一横辊1132相互平行，第一横辊内穿装有第一转轴，第一转轴两端均延伸至第一横辊外连接有吊支腿，吊支腿包括与第一转轴固定的吊臂1133，吊臂的末端安装有安装板1134，安装板1134上加工有用于与车身连接的螺栓孔，支腿与吊支腿铰接，在安装时，方便调整安装角度，下底架上端安装有上底架112，下底架和上底架均为长方体型，下底架和上底架112之间安装有减震装置，减震装置包括安装上底架四角处的四个向下的液压弹簧114，液压弹簧114两端均同轴线固定有螺杆1141，液压弹簧114两端通过螺杆与相应的底架连接，上底架112包括由四根依次首尾相连的梁1121组成的框架，梁由方钢管制成，框架的四个角处均安装有向内的用于与减震装置连接的固定板1122，螺杆1141穿过固定板并通过螺母固定。

上底架112上端安装有增程发动机固定架，增程发动机固定架包括安装在上底架的第一端的底座1151，底座固定在上底架第一端的梁1121中间位置，底座1151为长条形，底座1151与相应的梁1121平行，底座两端均焊接固定有向上的立柱1152，两立柱1152上端之间安装有第二转轴，第二转轴上套装有第二横辊1153，立柱上端铰接有第一增程发动机连接架，第二横辊的中间位置与第一增程发动机连接架连接，第一增程发动机连接架包括两块相互平行的增程发动机固定板1161，增程发动机固定板两端指向第二增程发动机连接架的一侧均加工有安装孔，两块增程发动机固定板背离第二增程发动机连接架的一侧之间安装有连接梁1162，连接梁1162有三根，三根连接梁分别安装在增程发动机固定板两端和中间位置，位于增程发动机固定板中间位置的连接梁中间位置与第二横辊1153固定，增程发动机固定板1161为开口指向第二增程发动机连接架的弧形板，上底架的第二端安装有向上的第二增程发动机连接架，第二增程发动机连接架包括安装在上底架的两个相互平行的向上的立板117，两立板上端同轴线加工有安装孔，安装孔用于与增程发动机连接。

本实施例中，下底架111与上底架112形制相同。

本实施例提供的增程发动机支架，在安装时，先将下底架和连接架预装在一起，将上底架和增程发动机固定架预装在一起，将下底架通过连接架安装在车体上，在安装过程中，支腿与吊支腿通过第一横辊与第一转轴铰接，能够方便的调整安装角度，方便安装，然后安装液压弹簧，安装完成后将上底架安装在液压弹簧上端，增程发动机支架安装完成，当安装增程发动机时，先将第一增程发动机连接架向上翻转，然后将第一增程发动机连接架通过安装孔与增程发动机的第一端连接，再将第一增程发动机连接架向下翻转复位，将第二增程发动机连接架通过安装孔与增程发动机的第二端连接，增程发动机安装完成，安装方便，在使用的过程中，通过液压弹簧进行减震，隔震效果好且使用寿命长。

增程发动机连接有isg发电机12，isg发电机连接至电池装置3，电池装置包括安装架，安装架包括底板305，底板两端均一体成型有向上的侧板317，两侧板相互平行，底板上端中间位置螺栓安装有向上的支撑板303，支撑板上均匀一体成型有用于与超级电容器301、锂电池302压紧的导热带304，导热带截面为t型，导热带的横部与相应的超级电容器或者锂电池压紧，能够在超级电容器和锂电池之间形成散热通道，方便散热，同时能够减轻整体重量，提高结构强度，支撑板303上端螺栓安装有横向的顶板310，超级电容器和锂电池分别放置在支撑板两侧，两侧板外端之间分别螺栓安装有用于向内压紧超级电容器和锂电池的可拆卸挡板307，挡板内端面两侧位置通过沟槽安装有缓冲胶条319，在侧板及底板内缘加工有用于安装挡板的台阶，挡板边缘与台阶底面通过螺栓连接，能够保证挡板与超级电容器、锂电池压紧，避免震动过程中松动，提高工作稳定性，顶板下侧安装有用于防止超级电容器和锂电池向上移动的限位支架，限位支架包括可拆卸固定在支撑板上端两侧的连接板312，任一连接板下端两侧螺栓固定有向外的横向压梁313，压梁末端与顶板之间螺栓安装有支撑杆314，通过横向压梁能够对超级电容器、锂电池进行限位，能够在避开超级电容器及锂电池的接线柱的前提下，对它们进行限位，方便安装，安装连接板，不仅方便安装，同时能够提高连接强度，顶板两外端加工有用于通过电缆的电缆开口，顶板下端靠近电缆开口处安装向下的电缆固定柱315，电缆固定柱上加工有环形沟槽318，开设电缆开口，方便插接电缆，通过扎带或者抱箍将电缆固定在电缆固定柱上，能够避免电缆震动松动，提高工作稳定性，底板305下端面一体成型有向下的散热翅片306，底板下端通过连接柱308安装有横向的安装板309，通过安装板能方便的将安装架与车体连接。

本实施例中，支撑板、底板、散热翅片、挡板、连接柱、顶板、pcb板、连接板、压梁、支撑杆、电缆固定柱、侧板均是铝合金材料制成，结构强度高，重量轻，导热性能好，安装板选用钢板。

超级电容器和锂电池之间设置有电路控制模块，电路控制模块包括与锂电池相连的bms控制电路320、与超级电容器连接的电池参数采集装置321，电池采集装置使用申请号为2016210397816的实用新型专利申请公开的电池参数采集装置，bms控制电路和电池参数采集装置电连接至mpu控制器323，超级电容器和锂电池的并联后通过dc接触器322与电动汽车的驱动电机连接，dc接触器的控制端与mpu控制器电连接，电路控制模块还包括设置在动力线路上的限流电阻324和热敏电阻325，本实施例中，顶板上端通过螺栓安装有pcb板311，将mpu控制器及限流电阻、热敏电阻所在的电路安装在顶板上端面的pcb板311上，方便维护。

使用安全性是电池的重中之中，使用实施软硬结合的保护手段对电池做出通过can协议对超级电容及锂电池进行实时检测，并将数据上传到mpu控制器进行处理，检测到异常第一时间将切断直流接触器电源。如果该直流接触器出现硬性粘连情况，未能切断电源继续放电，则由安装在负极热敏电阻进行热熔断，进行保护，在故障排除后，温度回复正常后，热敏电阻恢复其通路，使之通电，免除其他保险断路以后需更换的情况，限流电阻与正极连接，能够避免放电电流过大，保护超级电容器及锂电池。

增程发动机的控制端通过ecu13连接至电机控制器2，驱动电机通过整流电路4与电池装置的充电端连接，整流电路包括整流桥401，整流桥并联有滤波电容402和滤波电感403，整流电桥通过igbt模块404与驱动电机连接，电池装置的放电端通过电机控制器与驱动电机连接，isg发电机12通过电机控制器与驱动电机电连接。

本实施例提供的用于电动汽车的大功率增程直驱系统工作原理如下：整车控制器根据电机控制器实时监测的驱动电机的功率状态，结合车辆即时行驶状态信息，确定大功率增程发动机当前时刻所需的发电功率并转换成目标扭矩，通过can总线发送至电机控制器；同时根据预先设定的各发电功率范围内对应的转速，通过can信号向发动机控制器发送即时发电功率对应的目标转速。

电机控制器根据接收到的目标扭矩，本实施例中，将目标扭矩设定为4个档位，分别对应车辆下坡、平移、0-20°上坡、20°以上上坡，向驱动电机发送控制命令，控制驱动电机以目标扭矩运转，进而通过减速器带动电动车的驱动轴运转，最终驱动电动车行驶，达到节约能源的目的。

发动机控制器根据接收到的目标转速，向大功率增程发动机发送控制命令，控制增程汽油发动机以目标转速工作，进而使isg发电机以目标转速运转；此时isg发电机发电，经整流变成高压直流电，对车辆进行直接驱驱动，同时把剩余电量对超级电容组进行充电，从而达到增加纯电动车的续驶里程的需要。

本实施例提供的用于电动汽车的大功率增程直驱系统具备如下特点：

（1）较普通增程器独立工作的单一工作模式，本大功率直驱系统更加智能化、系统化，并且经can网络通过整车控制器，可以监测车辆所需功率，并实时调节发电功率。

（2）本大功率直驱系统分为自动和手动两种控制模式，可根据车辆实时运行状态，自动检测动力电池soc状态，可自动进入增程器启动模式；也可根据实际情况，在超级电容或者电池组出现故障，不能输出电能驱动车辆时，可以对车辆直驱行驶。

（3）本大功率直驱系统因配有超级电容组，可以满足其他增程式汽车不具备的瞬间大功率直接驱动汽车的能力；动力锂电池和超级电容的有效组合，可解决单一储能装置比功率和比能量的不足，可以最大限度的减少蓄电池大电流充放电的频率，使蓄电池的工作条件得到改善，改善电池工作环境，从而减少蓄电池的发热和能量损失，效率得以提高，进而增加电池组使用寿命。

（4）本大功率直驱系统与电动车的纯电动系统协同工作，减小了动力电池的容量、重量和体积，降低电池的价格，有效增加了纯电动车的续驶里程。

（5）本大功率直驱系统对驱动电机和isg电机的控制部分进行集成，硬件共享，缩小了布置空间，降低了控制系统成本，增加了系统的可靠性与稳定性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。