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1、(10)申请公布号 CN 102381175 A (43)申请公布日 2012.03.21 CN 102381175 A *CN102381175A* (21)申请号 201110219582.9 (22)申请日 2011.08.02 B60K 6/00(2007.01) B60H 1/00(2006.01) (71)申请人 冬雷 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街 5 号 (72)发明人 冬雷 邵立伟 陈哲 (54) 发明名称 小型气电混合动力车辆 (57) 摘要 本发明公开一种小型气电混合动力车辆。本 发明由车体、 液氮储气罐、 空调组件、 中央驱动控 制单元、 比例驱动阀、 气。
2、动轮、 蓄电池、 电机驱动单 元、 电动轮组成。 本发明采用蓄电池和高压气体驱 动， 属于真正零排放的混合动力车辆。利用热交 换器可以对吸入的空气利用液氮冷却， 并对驾驶 舱降温， 而不需要额外利用其它动力进行制冷， 在 提高了行驶距离的基础上增加了夏季使用的舒适 度。 利用气泵将压缩空气快速充入液氮储气罐， 并 利用压缩空气驱动气动轮转动， 可以使车辆能够 在较短的时间内获取一定的行驶里程。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 2 页 CN 102381190 A1/1 页 2 1. 一种小型气电混合动。
3、力车辆， 其特征在于， 它由车体 (101)、 液氮储气罐 (102)、 空调 组件(103)、 中央驱动控制单元(104)、 比例驱动阀(105)、 气动轮(106)、 蓄电池(107)、 电机 驱动单元 (108)、 电动轮 (109) 组成 ； 液氮储气罐 (102) 通过管路与空调组件 (103) 相连， 经过空调组件 (103) 进行热交换后， 利用比例驱动阀 (105) 控制气动轮 (106) 的转动， 蓄电 池 (107) 安装在车体 (101) 底部， 经过电机驱动单元 (108) 驱动电动轮 (109)， 所有气动轮 (106) 和电动轮 (109) 的驱动控制均由中央驱动控。
4、制单元 (104) 完成。 2. 如权利要求 1 所述的小型气电混合动力车辆， 其特征在于， 电动轮 (109) 分为左电 动轮 (109B) 和右电动轮 (109A)， 分别由左电机驱动单元 (108B) 和右电机驱动单元 (108A) 进行驱动。 3.如权利要求1所述的小型气电混合动力车辆， 其特征在于， 气动轮(106)分为左气动 轮(106B)和右气动轮(106A)， 分别由左比例驱动阀(105B)和右比例驱动阀(105A)进行控 制。 4.如权利要求1所述的小型气电混合动力车辆， 其特征在于， 气动轮(106)由气动马达 (111)、 超越离合器 (201)、 刹车盘 (202)、 。
5、刹车片 (203)、 轮胎 (204)、 轮毂 (205) 组成 ； 气动 马达 (111) 通过超越离合器 (201) 驱动车轮转动， 当气动马达 (111) 不工作时， 超越离合器 (201) 分离， 不会阻止气动轮 106 的转动。 5.如权利要求1所述的小型气电混合动力车辆， 其特征在于， 电动轮(109)由轮毂式电 机 (110) 和车轮组成， 通过电机驱动单元 (108) 控制， 轮毂式电机 (110) 既可以电动又可以 实现再生制动。 6. 如权利要求 1 所述的小型气电混合动力车辆， 其特征在于， 空调组件 (103) 由热交 换器 (301)、 液氮阀 (302)、 空气滤清。
6、器 (303)、 空调泵 (304)、 空调出气口 (305) 组成 ； 液氮 和空气分别经过两个独立通道在热交换器 (301) 中进行热交换， 液氮从液氮储气罐 (102) 经过液氮阀 (302) 和热交换器 (301) 到比例驱动阀 (105)， 来驱动气动轮 (106)， 空气经过 空气滤清器 (303) 在空调泵 (304) 的驱动下经过热交换器 (301) 冷却后通过空调出气口 (305) 给驾驶室降温。 7. 如权利要求 4 所述的气动轮 (106)， 其特征在于， 超越离合器 (201) 可以由棘轮或者 单向轴承代替。 权 利 要 求 书 CN 102381175 A CN 10。
7、2381190 A1/4 页 3 小型气电混合动力车辆 技术领域 0001 本发明涉及一种小型气电混合动力车辆， 特别涉及一种压缩气体驱动和电驱动混 合动力的小型车辆， 属于电动汽车领域。 背景技术 0002 目前电动车辆领域主要有两大类， 一类是纯电动车辆， 也就是利用蓄电池或者燃 料电池提供动力的车辆， 第二类是混合动力车辆， 也就是利用内燃机和电动机共同实现车 辆的驱动。 0003 纯电动车辆没有有害气体排放， 系统控制平稳操控性能优良， 噪声水平非常低。 然 而纯电动车也有一些自身固有的问题， 首先是电池能量密度较低， 而且充电速度缓慢， 一般 正常的充电时间在 6-10h 左右， 因。
8、此纯电动车辆的一次充电的行驶里程较短， 这也限制了 电动车辆的应用和发展。 为了解决纯电动车充电时间长、 行驶距离短的问题， 通常采用快速 充电方法或者采用换电模式。采用快速充电模式， 需要充电设备具有较大的功率， 成本较 高， 对电网的影响也比较大。 而且由于蓄电池需要足够的时间才能完成电化学反应， 所以充 电速度会受到限制， 一般要 2h 以上。不仅如此， 快速充电还会降低能量转换效率造成浪费， 并且会大大降低蓄电池的使用寿命。采用换电模式， 虽然速度较快， 是一个可选的方案， 但 是带来了另外一个问题 ： 蓄电池的产权问题、 蓄电池折旧问题、 蓄电池剩余容量折算问题， 以及不同厂家、 不。
9、同型号蓄电池的互换问题等。这些问题不能很好的解决就无法真正推广 电动车辆的换电模式。纯电动车辆的空调能量均取自蓄电池， 夏天起动空调时会进一步降 低行驶里程。 0004 混合动力车辆可以很好地解决纯电动车行驶距离比较短的问题， 但是混合动力车 尽管效率较高， 却仍然有污染气体的排放， 而且由于多了一套发动机和发电系统， 其成本与 其他车辆相比非常高， 因此其竞争能力不强。 0005 综上所述， 目前现有纯电动车辆和混合动力车辆均存在一定的缺点， 行驶距离短、 充电时间长、 生产工艺复杂、 成本较高， 没有空调使得夏天使用不够舒适。 发明内容 0006 本发明针对现有技术所存在的问题， 提出了一。
10、种小型气电混合动力车辆。主要目 的就是利用蓄电池和液氮或者压缩空气驱动小型气电混合动力车辆， 利用液氮汽化时吸收 热量的特点实现车厢的制冷， 这样不仅不消耗能量， 而且在炎热天气条件下， 液氮汽化的压 力会更高。由于液氮瓶更换或者充入压缩空气的时间较短， 可以弥补蓄电池充电时间较长 的缺点。 0007 本发明的目的是这样实现的 ： 0008 本发明由车体、 液氮储气罐、 空调组件、 中央驱动控制单元、 比例驱动阀、 气动轮、 蓄电池、 电机驱动单元、 电动轮组成 ； 液氮储气罐通过管路与空调组件相连， 经过空调组件 进行热交换后， 利用比例驱动阀控制气动轮的转动， 蓄电池安装在车体底部， 经过。
11、电机驱动 说 明 书 CN 102381175 A CN 102381190 A2/4 页 4 单元驱动电动轮， 所有气动轮和电动轮的驱动控制均由中央驱动控制单元完成。 0009 所述电动轮分为左电动轮和右电动轮， 分别由左电机驱动单元和右电机驱动单元 进行驱动。 0010 所述气动轮分为左气动轮和右气动轮， 分别由左比例驱动阀和右比例驱动阀进行 控制。 0011 所述气动轮由气动马达、 超越离合器、 刹车盘、 刹车片、 轮胎、 轮毂组成 ； 气动马达 通过超越离合器驱动车轮转动， 当气动马达不工作时， 超越离合器分离， 不会阻止气动轮的 转动。 0012 所述电动轮由轮毂式电机和车轮组成， 。
12、通过电机驱动单元控制， 轮毂式电机既可 以电动又可以实现再生制动。 0013 所述空调组件由热交换器、 液氮阀、 空气滤清器、 空调泵、 空调出气口组成 ； 液氮和 空气分别经过两个独立通道在热交换器中进行热交换， 液氮从液氮储气罐经过液氮阀和热 交换器到比例驱动阀， 来驱动气动轮， 空气经过空气滤清器在空调泵的驱动下经过热交换 器冷却后通过空调出气口给驾驶室降温。 0014 由于上述技术方案运用， 本发明与现有技术相比具有下列优点和效果 ： 0015 本发明的一个效果在于， 采用蓄电池和高压气体驱动， 属于真正零排放的混合动 力车辆。 0016 本发明的另外一个效果在于， 利用热交换器可以对。
13、吸入的空气利用液氮冷却， 并 对驾驶舱降温， 而不需要额外利用其它动力进行制冷， 在提高了行驶距离的基础上增加了 夏季使用的舒适度。 0017 本发明的另外一个效果在于， 四轮独立驱动， 有较好的驱动性能， 提高了车辆的爬 坡能力。 0018 本发明的另外一个效果在于， 在电池能力不足而且液氮用尽时， 利用气泵将压缩 空气快速充入液氮储气罐， 并利用压缩空气驱动气动轮转动， 从而使得车辆能够在较短的 时间内获取一定的行驶里程。 附图说明 0019 图 1 是小型气电混合动力车辆结构框图 ； 0020 图 2 是小型气电混合动力车辆驱动系统框图 ； 0021 图 3 是气动轮结构框图 ； 002。
14、2 图 4 是空调组件结构框图。 具体实施方式 0023 实施例 ： 0024 小型气电混合动力车辆， 包括 ： 0025 车体101、 液氮储气罐102、 空调组件103、 中央驱动控制单元104、 比例驱动阀105、 气动轮 106、 蓄电池 107、 电机驱动单元 108、 电动轮 109 组成 ； 液氮储气罐 102 通过管路与 空调组件 103 相连， 经过空调组件 103 进行热交换后， 利用比例驱动阀 105 控制气动轮 106 的转动， 蓄电池107安装在车体101底部， 经过电机驱动单元108驱动电动轮109， 所有气动 说 明 书 CN 102381175 A CN 102。
15、381190 A3/4 页 5 轮 106 和电动轮 109 的驱动控制均由中央驱动控制单元 104 完成。 0026 所述电动轮 109 分为左电动轮 109B 和右电动轮 109A， 分别由左电机驱动单元 108B 和右电机驱动单元 108A 进行驱动。 0027 所述气动轮 106 分为左气动轮 106B 和右气动轮 106A， 分别由左比例驱动阀 105B 和右比例驱动阀 105A 进行控制。 0028 所述气动轮 106 由气动马达 111、 超越离合器 201、 刹车盘 202、 刹车片 203、 轮胎 204、 轮毂 205 组成 ； 气动马达 111 通过超越离合器 201 驱。
16、动车轮转动， 当气动马达 111 不工 作时， 超越离合器 201 分离， 不会阻止气动轮 106 的转动。 0029 所述电动轮 109 由轮毂式电机 110 和车轮组成， 通过电机驱动单元 108 控制， 轮毂 式电机 110 既可以电动又可以实现再生制动。 0030 所述空调组件 103 由热交换器 301、 液氮阀 302、 空气滤清器 303、 空调泵 304、 空调 出气口 305 组成 ； 液氮和空气分别经过两个独立通道在热交换器 301 中进行热交换， 液氮 从液氮储气罐 102 经过液氮阀 302 和热交换器 301 到比例驱动阀 105， 来驱动气动轮 106， 空气经过空。
17、气滤清器 303 在空调泵 304 的驱动下经过热交换器 301 冷却后通过空调出气口 305 给驾驶室降温。 0031 本实施例上述内容具体解释如下 ： 0032 如图 2 所示为小型气电混合动力车辆驱动系统框图。车辆的四个车轮分为两组， 两只前轮为电动轮 109， 并分为左电动轮 109B 和右电动轮 109A， 分别由左电机驱动单元 108B和右电机驱动单元108A分别驱动 ； 两只后轮为气动轮106， 并分为左气动轮106B和右 气动轮 106A， 分别由左比例驱动阀 105B 和右比例驱动阀 105A 分别控制。四个车轮独立控 制， 当转向时， 由中央驱动控制单元 104 分别对四个。
18、车轮进行差速控制， 使得四个车轮的输 出转矩保持平衡。 0033 四个车轮分别安装了刹车盘 202、 刹车片 203， 当需要制动时， 根据制动踏板的角 度， 选择不同的控制模式。当制动较轻时， 通过电动轮 109 的再生制动， 将车辆的动能转变 为机械能回馈到蓄电池 107 中， 以便能够延长行驶距离。当需要强烈制动时， 在进行再生制 动的同时， 四个车轮通过刹车盘 202、 刹车片 203 的摩擦进行机械制动， 从而保证车辆的安 全。 0034 当液氮用完时， 或者不需要气动驱动时， 由于超越离合器 201 分离， 所以气动轮 106 不会对车辆产生阻力转矩， 这时就相当于一台前轮驱动的纯。
19、电动车辆， 见图 3。 0035 如果需要输出功率较大或者需要开启空调时， 需要利用气动驱动， 这时液氮从液 氮储气罐 102 中经过液氮阀 302 进入热交换器 301， 液氮在热交换器 301 中汽化并吸收热 量， 冷却空调中的空气， 通过调节液氮阀 302 可以调节热交换器 301 中的氮气的压力。高压 氮气通过左比例驱动阀 105B 和右比例驱动阀 105A 分别对左气动轮 106B 和右气动轮 106A 进行控制。中央驱动控制单元 104 根据车辆行驶的状态以及转弯的情况分别给出左比例驱 动阀 105B 和右比例驱动阀 105A 的控制信号， 控制其开度， 从而控制左气动马达 111。
20、B 和右 气动马达 111A 的输出转矩。 0036 液氮在热交换器 301 中汽化的过程中吸收大量热量， 热交换器 301 的另外一个通 道流入的是经过空气滤清器 303 过滤后的空气。在热交换器 301 中空气被氮气冷却， 通过 空调泵 304 的转速可以调节进入驾驶舱的冷空气的流量， 从而可以降低舱内温度， 见图 4。 说 明 书 CN 102381175 A CN 102381190 A4/4 页 6 空调泵304的动力来源于蓄电池107， 由于空调泵304仅用于空气的循环， 而不用于制冷， 因 此功率非常小， 可以大大节省调节舱内温度时所消耗的电能， 所以能够有效增加行驶里程。 同时环境温度越高， 可以使液氮汽化时的压力越大， 越有利于车辆行驶里程的增加。 0037 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点， 其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施， 并不能以此限制本发明的保护范围。故凡依本发明 之精神实质、 形状、 原理所作的变化或修饰， 均应涵盖在本发明的保护范围内。 说 明 书 CN 102381175 A CN 102381190 A1/2 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102381175 A CN 102381190 A2/2 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102381175 A 。