本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于直線ISG電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的車用增程器，該增程器包括氣缸體，活塞組件設(shè)有兩個(gè)，分別位于兩個(gè)氣缸體內(nèi)，連桿組件的兩端連接兩個(gè)活塞組件，連桿組件上設(shè)有直線位移傳感器及霍爾傳感器，直線ISG電機(jī)動(dòng)子設(shè)在連桿組件的中部，直線ISG電機(jī)定子固定在兩氣缸體之間、直線ISG電機(jī)動(dòng)子外，掃氣箱設(shè)在氣缸體的內(nèi)側(cè)，節(jié)氣門體連接掃氣箱，節(jié)氣門體上依次設(shè)有噴油器、節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器，氣缸蓋設(shè)在氣缸體外側(cè)，火花塞設(shè)在氣缸蓋上電控單元分別與直線位移傳感器、霍爾傳感器、節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器電氣連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專利技術(shù)在能源利用效率、價(jià)格、機(jī)械結(jié)構(gòu)、使用的方便性等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種電動(dòng)汽車增程器，屬于車輛工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于直線ISG電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的車用增程器。
技術(shù)介紹
電動(dòng)汽車具有零排放、無(wú)污染、能源利用率高的特點(diǎn)，符合汽車節(jié)能、環(huán)保的趨勢(shì)，被認(rèn)為是未來(lái)汽車發(fā)展的方向。但受制于現(xiàn)階段電池技術(shù)及配套設(shè)施，目前的電動(dòng)汽車普遍存在如下缺點(diǎn)①單次充電續(xù)駛里程較短。目前電池組單位質(zhì)量?jī)?chǔ)存的能量太少，如裝載與汽油質(zhì)量相同的鉛酸電池組的電動(dòng)汽車，其續(xù)駛里程僅為燃油汽車的1/70。②購(gòu)車及維護(hù)成本高。電池組及電機(jī)控制器價(jià)格昂貴是購(gòu)車成本高的主要原因，如純電動(dòng)公交車中電池組成本占整車成本的1/3，且電動(dòng)汽車的維修保養(yǎng)成本也較高。③充電時(shí)間長(zhǎng)。一次充電完成約需要6 10小時(shí)，即使是大電流快速充電，一般也需要10 20分鐘，可充到電量的70%左右，但快速充電有損電池的使用壽命。電動(dòng)汽車的這些問(wèn)題正成為制約其發(fā)展的瓶頸。而增程式電動(dòng)汽車作為一種新形式的電動(dòng)汽車，既具有純電動(dòng)車高效率、低排放的特點(diǎn)，又可延長(zhǎng)純電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程，是當(dāng)前解決節(jié)能與環(huán)保問(wèn)題切實(shí)可行的方案。目前的增程式電動(dòng)汽車均采用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)對(duì)電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行供電，然而這種結(jié)構(gòu)形式仍有其缺陷①由于采用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，無(wú)法克服目前內(nèi)燃機(jī)效率較低的問(wèn)題。②無(wú)法避免起動(dòng)等需要加濃混合氣的工況，使得燃油經(jīng)濟(jì)性較差。這些弊端無(wú)疑將抵消電動(dòng)汽車本身節(jié)能、環(huán)保的突出優(yōu)勢(shì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、有效克服純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程短、大幅降低電動(dòng)汽車的電池容量、極大降低電動(dòng)汽車成本的基于直線ISG電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的車用增程器。本專利技術(shù)的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種基于直線ISG電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的車用增程器，該增程器包括氣缸體設(shè)有兩個(gè)，分別位于增程器的兩端；活塞組件設(shè)有兩個(gè)，分別位于兩個(gè)氣缸體內(nèi)，在氣缸體內(nèi)自由直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；連桿組件兩端分別與兩個(gè)活塞組件連接；掃氣箱與氣缸體的內(nèi)側(cè)連接，儲(chǔ)存及預(yù)壓縮可燃混合氣；節(jié)氣門體連接掃氣箱，節(jié)氣門體上設(shè)有噴油器；氣缸蓋設(shè)在氣缸體外側(cè)；火花塞設(shè)在氣缸蓋上，點(diǎn)燃?xì)飧左w內(nèi)的可燃混合氣；直線ISG (ISG, Integrated Starter and Generator,汽車起動(dòng)發(fā)電一體機(jī))電機(jī)動(dòng)子設(shè)在連桿組件的中部，與活塞組件及連桿組件一起做直線運(yùn)動(dòng)；直線ISG電機(jī)定子固定在兩氣缸體之間、直線ISG電機(jī)動(dòng)子外，與直線ISG電機(jī)動(dòng)子互相作用，將電池組產(chǎn)生的電能與活塞組件運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換；電控單元分別與噴油器及火花塞電氣連接，控制噴油器噴油，控制火花塞點(diǎn)火。所述的連桿組件上設(shè)有直線位移傳感器及霍爾傳感器，所述的直線位移傳感器及霍爾傳感器電氣連接電控單元，向電控單元傳遞活塞組件的瞬時(shí)位移與運(yùn)動(dòng)頻率。所述的節(jié)氣門體上還設(shè)有節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器，所述的節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器均與電控單元電氣連接，電控單元控制著節(jié)氣門體的開度。所述的直線ISG電機(jī)動(dòng)子由固定在連桿組件上的直線ISG電機(jī)動(dòng)子鐵芯及永磁體組成。所述的直線ISG電機(jī)定子由直線ISG電機(jī)定子鐵芯及直線ISG電機(jī)線圈組成，所述的直線ISG電機(jī)定子接受電池組的電流，產(chǎn)生磁場(chǎng)帶動(dòng)直線ISG電機(jī)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)，或受到直線ISG電機(jī)動(dòng)子產(chǎn)生的磁場(chǎng)產(chǎn)生電流，向電動(dòng)車主驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電池組充電。所述的直線ISG電機(jī)定子鐵芯分別連接電流傳感器及電壓傳感器，所述的電流傳感器及電壓傳感器電氣連接電控單元。所述的直線ISG電機(jī)線圈連接功率變換器，該功率變換器分別連接電池組及電動(dòng)車主驅(qū)動(dòng)電機(jī)。當(dāng)電動(dòng)汽車的電池組電量低于預(yù)定值時(shí)，其經(jīng)功率變換器變換后向直線ISG電機(jī)定子中的直線ISG電機(jī)線圈通入三相交流電，建立的電樞磁場(chǎng)與直線ISG電機(jī)動(dòng)子中的永磁體的磁場(chǎng)相互作用,產(chǎn)生切向電磁力拖動(dòng)直線ISG電機(jī)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)。連桿組件上的直線位移傳感器及霍爾傳感器檢測(cè)直線ISG電機(jī)動(dòng)子的位移信號(hào)及頻率信號(hào)，并反饋給電控單元，電控單元對(duì)通入直線ISG電機(jī)線圈的三相電流大小與相序進(jìn)行控制，獲得合適的起動(dòng)推力，并實(shí)現(xiàn)電磁力的準(zhǔn)確換向，從而帶動(dòng)直線發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞組件起動(dòng)。當(dāng)起動(dòng)頻率達(dá)到某一定值后，電控單元通過(guò)節(jié)氣門位置傳感器及空氣流量傳感器控制節(jié)氣門體的開度，進(jìn)而控制節(jié)氣門體上的噴油器噴油，當(dāng)氣缸體內(nèi)可燃混合氣準(zhǔn)備完畢時(shí)，電控單元發(fā)出點(diǎn)火信號(hào)，此時(shí)火花塞點(diǎn)火，可燃混合氣燃燒，使直線發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)燃燒并加速進(jìn)入最佳工作區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。直線發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)成功后，活塞組件的運(yùn)動(dòng)頻率將迅速增大，當(dāng)霍爾傳感器測(cè)量頻率信號(hào)超過(guò)預(yù)定值后，電控單元切斷起動(dòng)電路。此時(shí)，直線發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)為原動(dòng)機(jī)，拖動(dòng)直線ISG電機(jī)，電控單元接通發(fā)電電路，直線ISG電機(jī)也相應(yīng)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)切割直線ISG電機(jī)線圈，在直線ISG電機(jī)線圈上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，將直線發(fā)動(dòng)機(jī)活塞直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能輸出，并通過(guò)功率變換器整流和調(diào)節(jié)得到直流電，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車主驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)以滿足車輛繼續(xù)行駛的要求，剩余電能向電池組充電，從而使電動(dòng)汽車可以獲得更長(zhǎng)的續(xù)駛里程。同時(shí)當(dāng)電動(dòng)汽車減速制動(dòng)或慣性滑行時(shí)，主驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將電動(dòng)汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存于電池組中，實(shí)現(xiàn)能量的回收。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)在能源利用效率、價(jià)格、機(jī)械結(jié)構(gòu)、使用的方便性等方面均具有明顯優(yōu)勢(shì)。①與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)相比，直線發(fā)動(dòng)機(jī)的最大特點(diǎn)是去除了曲柄連桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)液、電等介質(zhì)實(shí)現(xiàn)“柔性”輸出，從而避免傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)中曲軸和軸承所消耗的大量摩擦熱，以及由于曲柄滑塊機(jī)構(gòu)所引起的側(cè)向力而造成的活塞上的摩擦。直線發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿與直線ISG電機(jī)的動(dòng)子固定連接，可以直接將活塞直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，省去了傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的連接軸、軸承等輔助連接裝置，因此整個(gè)耦合機(jī)構(gòu)的能量轉(zhuǎn)換效率更高。②增程器為電動(dòng)汽車的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電池組供電，而不直接驅(qū)動(dòng)車輛，這樣直線發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在最佳工作區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了怠速和瞬態(tài)工況，燃油經(jīng)濟(jì)性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)汽車，而且由于自身能夠提供電力，所以這類車輛能夠比純電動(dòng)車行駛更遠(yuǎn)。③直線ISG電機(jī)將傳統(tǒng)的起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)集為一體，在起步階段以直線ISG電機(jī)電磁起動(dòng)替代起動(dòng)加濃混合氣，可更加快速拖動(dòng)直線發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)預(yù)定頻率，消除了傳統(tǒng)起動(dòng)受環(huán)境影響較大的缺點(diǎn)，達(dá)到優(yōu)化空燃比的目的，從而大幅減小不必要的廢氣排放。④簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，有利于整車的布置和整車質(zhì)量的降低。同時(shí)通過(guò)控制器與功率變換器的配合，可方便實(shí)現(xiàn)起動(dòng)及發(fā)電不同的控制要求。⑤增程器的應(yīng)用也可使電動(dòng)汽車的電池容量大幅降低，極大地降低電動(dòng)汽車的成本。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)及信號(hào)傳輸示意圖。圖中，I為氣缸體、2為活塞組件、3為連桿組件、4為掃氣箱、5為霍爾傳感器、6為直線ISG電機(jī)定子鐵芯、7為直線ISG線圈、8為永磁體、9為蓄電池、10為功率變換器、11為電動(dòng)車主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、12為火花塞、13為氣缸蓋、14為電流傳感器、15為電壓傳感器、16為直線ISG電機(jī)動(dòng)子鐵芯、17為直線位移傳感器、18為空氣流量傳感器、19為節(jié)氣門體、20為節(jié)氣門位置傳感器、21為噴油器。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一種基于直線ISG電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的車用增程器，如圖1所示，包括氣缸體1、活塞組件2、連桿組本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于直線ISG電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的車用增程器，其特征在于，該增程器包括：氣缸體(1)：設(shè)有兩個(gè)，分別位于增程器的兩端；活塞組件(2)：設(shè)有兩個(gè)，分別位于兩個(gè)氣缸體(1)內(nèi)，在氣缸體(1)內(nèi)自由直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)；連桿組件(3)：兩端分別與兩個(gè)活塞組件(2)連接；掃氣箱(4)：與氣缸體(1)的內(nèi)側(cè)連接，儲(chǔ)存及預(yù)壓縮可燃混合氣；節(jié)氣門體(19)：連接掃氣箱(4)，節(jié)氣門體(19)上設(shè)有噴油器(21)；氣缸蓋(13)：設(shè)在氣缸體(1)外側(cè)；火花塞(12)：設(shè)在氣缸蓋(13)上，點(diǎn)燃?xì)飧左w(1)內(nèi)可燃混合氣；直線ISG電機(jī)動(dòng)子：設(shè)在連桿組件(3)的中部，與活塞組件(2)及連桿組件(3)一起做直線運(yùn)動(dòng)；直線ISG電機(jī)定子：固定在兩氣缸體(1)之間、直線ISG電機(jī)動(dòng)子外，與直線ISG電機(jī)動(dòng)子互相作用，將電池組(9)產(chǎn)生的電能與活塞組件(2)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換；電控單元：分別與噴油器(21)及火花塞(12)電氣連接，控制噴油器(21)噴油，控制火花塞(12)點(diǎn)火。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于直線ISG電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的車用增程器，其特征在于，該增程器包括 氣缸體(I):設(shè)有兩個(gè)，分別位于增程器的兩端； 活塞組件(2):設(shè)有兩個(gè)，分別位于兩個(gè)氣缸體(I)內(nèi)，在氣缸體(I)內(nèi)自由直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)； 連桿組件(3):兩端分別與兩個(gè)活塞組件(2)連接； 掃氣箱(4):與氣缸體(I)的內(nèi)側(cè)連接，儲(chǔ)存及預(yù)壓縮可燃混合氣； 節(jié)氣門體(19):連接掃氣箱(4)，節(jié)氣門體(19)上設(shè)有噴油器(21)； 氣缸蓋(13):設(shè)在氣缸體⑴外側(cè)； 火花塞(12):設(shè)在氣缸蓋(13)上，點(diǎn)燃?xì)飧左w(I)內(nèi)可燃混合氣； 直線ISG電機(jī)動(dòng)子設(shè)在連桿組件(3)的中部，與活塞組件(2)及連桿組件(3) —起做直線運(yùn)動(dòng)； 直線ISG電機(jī)定子固定在兩氣缸體(I)之間、直線ISG電機(jī)動(dòng)子外，與直線ISG電機(jī)動(dòng)子互相作用，將電池組(9)產(chǎn)生的電能與活塞組件(2)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能互相轉(zhuǎn)換； 電控單元分別與噴油器(21)及火花塞(12)電氣連接，控制噴油器(21)噴油，控制火花塞(12)點(diǎn)火。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于直線ISG電機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的車用增程器，其特征在于，所述的連桿組件(3)上設(shè)有直線位移傳感器(17)及霍爾傳感器(5)，所述的直線位移傳感器(17)及霍爾傳感器(5)電氣連接電控單元，向電控單元傳遞活塞組件(2)的瞬時(shí)位移與運(yùn)動(dòng)頻率。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王哲，尹兆雷，孫晨樂，鄧俊，胡玉巖，吳虎威，李惠聰，章桐，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：同濟(jì)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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