一种汽车外挂混动装置及其控制方法与流程

本发明涉及车辆制造技术领域，尤其涉及一种汽车外挂混动装置及其控制方法。

背景技术：

现有技术中，大多数的车辆是以燃油为动力，使用燃油作为动力，使用陈本高，且燃油车燃烧汽油产生动力的过程中，会产生有害气体，对环境造成污染，出于节能环保的目的，市场上开始出现以电能为动力的新能源汽车，以及具有燃油动力和电能两种动力装置的混动汽车。但是，目前仍然没有有效的解决方案，使新能源与燃油车结合，以节省燃油的使用，减少对环境的污染。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种节省燃油的使用，减少对环境污染的汽车外挂混动装置及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的一种技术方案是：一种汽车外挂混动装置，包括：

设备厢体，所述设备厢体的底部设有支撑架和安装在所述支架两侧的驱动轮；

动力模块，用于驱动所述驱动轮转动，包括电动机及汽车差速器，所述电动机及汽车差速器与所述支撑架和驱动轮传动连接；

电气控制模块，包括光伏发电板、蓄电池组、车载电源逆变器、变频调速器、控制单元、信号采集单元；所述蓄电池与光伏发电板电连接，用于存储光伏发电板转换的电能；所述车载电源逆变器将所述蓄电池组输出的直流电逆变为交流电为所述变频调速器提供交流电源；所述控制单元与所述信号采集单元和变频调速器电连接，用于接受所述信号采集单元采集的车辆状态数据，以及向变频调速器发送调速信号；所述变频调速器与所述电动机电连接，用于控制所述电动机的转速；

所述动力模块和电气控制模块均安装在所述设备厢体内部；所述设备厢体前端与汽车尾部之间通过挂架可拆卸连接。

作为优选的技术方案，所述挂架包括与所述设备厢体连接的第一连接杆、与所述汽车尾部连接的第二连接杆以及连接所述第一连接杆和第二连接杆的连接件，所述连接件的两端分别设有与所述第一连接杆连接的第一安装部以及与所述第二连接杆连接的第二安装部，所述第一安装部与所述第一连接杆通过沿竖直方向设置的第一连接轴铰接，所述第二安装部与所述第二连接杆通过沿水平方向设置的第二连接轴铰接。

作为进一步的改进，所述第一安装部、所述第一连接杆与第一连接轴之间设有水平转动轴承；所述第二安装部、所述第二连接杆与第二连接轴之间设有快拆式竖直转动轴承。

作为优选的技术方案，所述挂架与所述设备厢体之间还连接有液压拉杆，所述液压拉杆的端部与所述挂架固定连接，所述液压拉杆内部设有油压传感器。

作为优选的技术方案，所述光伏发电板安装在所述设备厢体的顶部。

作为优选的技术方案，所述信号采集单元包括安装在汽车油门踏板处的油门踏板位置传感器、安装在汽车刹车踏板处的刹车踏板位置传感器以及安装在汽车变速箱换挡杆处的档位传感器。

作为优选的技术方案，所述信息采集单元包括信号接收器，所述信号接收器与汽车控制器通过数据传输的方式接收汽车的状态数据，获取汽车的档位传感器、油门踏板位置传感器、和刹车踏板传感器的数据。

作为优选的技术方案，所述控制单元还电连接有按键及显示模块。

本发明的另一种技术方案是：一种汽车外挂混动装置的控制方法，包括以下步骤：

获取并解析档位传感器、油门踏板位置传感器和刹车踏板位置传感器的数据；

当档位处于d挡且油门踏板处于踩踏状态时，电动机正转驱动驱动轮前进推动汽车，接收油压传感器的数值，调节电动机的转速，使所述油压传感器的数值稳定保持在设定数值上；

当档位处于d挡且刹车踏板处于踩踏状态时，电动机反向制动拖曳汽车使汽车减速，同时电动机反向发电向蓄电池充电。

当档位处于d挡且刹车踏板和油门踏板均不动作，电动机停止；

当档位位于p\r\n档位时，电动机停止。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明能够在汽车前进时，为汽车提供助推力，节省燃油消耗，减少燃油使用对环境的污染；本发明以太阳能或电能作为动力，清洁无污染，能够与任何燃油车配套使用，实现了对燃油车的混合动力改造。

本发明的优势具体体现在如下几点：

1、电动机持续为汽车增加推力，使内燃机的负载减小，相当于汽车前进时一直处于下坡状态，以减少燃油消耗；

2、利用电动机扭矩大的特点，为汽车提供动力加持，可使小排量燃油车获得更强的加速能力；

3、克服新能源电动车充电慢的问题，外挂模块与汽车间通过快拆连接，可以迅速更换满电状态的外挂动力装置；

4、新能源电动车整车价格较高，安装此装置可以使任何一部燃油车瞬间变身成一部混合动力车；

5、若此技术大面积推广应用，汽车厂家可进一步生产排量更低、更轻便的燃油汽车，通过与此外挂装置的组合提升汽车整体的动力与续航，为消费者买车节省费用，为节能减排做出贡献。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明实施例中挂架的结构示意图；

图4是本发明实施例的电气控制的原理框图；

图5是本发明实施例的另一种电气控制的原理框图

图中：1-汽车；2-设备厢体；21-支撑架；22-驱动轮；3-挂架；31-第一连接杆；32-第二连接杆；33-连接件；331-第一安装部；332-第二安装部；34-第一连接轴；35-第二连接轴；4-液压拉杆；5-电动机；51-汽车差速器；6-光伏发电板。

具体实施方式

实施例一

如图1至图4所示，一种汽车外挂混动装置，包括：

设备厢体2，设备厢体2的底部设有支撑架21和安装在支架两侧的驱动轮22；

动力模块，用于驱动驱动轮22转动，包括电动机5及汽车差速器51，电动机5及汽车差速器51与支撑架21和驱动轮22传动连接；

电气控制模块，包括光伏发电板6、蓄电池组、车载电源逆变器、变频调速器、控制单元、信号采集单元；蓄电池与光伏发电板6电连接，用于存储光伏发电板6转换的电能；车载电源逆变器将蓄电池组输出的直流电逆变为交流电，为变频调速器提供交流电源；控制单元与信号采集单元和变频调速器电连接，用于接受信号采集单元采集的车辆状态数据，以及向变频调速器发送调速信号；变频调速器与电动机电连接，用于控制电动机的转速；控制单元还电连接有按键及显示模块。显示模块为显示屏，控制单元可采用plc可编程控制器，通过plc可编程控制器对上述元件进行控制，是本领域普通技术人员所熟知的。

动力模块和电气控制模块均安装在设备厢体2内部；设备厢体2前端与汽车1尾部之间通过挂架3可拆卸连接。

如图3所示，挂架3包括与设备厢体2连接的第一连接杆31、与汽车尾部连接的第二连接杆32以及连接第一连接杆31和第二连接杆32的连接件33，连接件33的两端分别设有与第一连接杆31连接的第一安装部331以及与第二连接杆32连接的第二安装部332，第一安装部331与第一连接杆31通过沿竖直方向设置的第一连接轴34铰接，第二安装部332与第二连接杆32通过沿水平方向设置的第二连接轴35铰接。

为了便于水平方向转动，第一安装部331、第一连接杆31与第一连接轴34之间设有水平转动轴承；为了便于在竖直方向转动，第二安装部332、第二连接杆32与第二连接轴35之间设有快拆式竖直转动轴承。

挂架3与设备厢体2之间还连接有液压拉杆4，液压拉杆4的端部与挂架3固定连接，液压拉杆4内部设有油压传感器。

优选的，光伏发电板6安装在设备厢体2的顶部。

信号采集单元可以通过传感器设备直接获取,也可以通过与汽车控制器通信获取，本实施例中，信号采集单元包括安装在汽车油门踏板处的油门踏板位置传感器、安装在汽车刹车踏板处的刹车踏板位置传感器以及安装在汽车变速箱换挡杆处的档位传感器。

如图4所示出的电气控制原理框图，信息采集单元采用与汽车控制器无线通信或与汽车的obd接口以can总线通信的方式以获取汽车的状态数据，信号采集单元包括信号接收器，信号接收器与汽车控制器通过无线通信或汽车的obd接口信号发生器以can总线通信的方式获取汽车的状态数据，获取汽车的档位传感器、油门踏板位置传感器、和刹车踏板传感器的数据。

实施例二

一种汽车外挂混动装置的控制方法，包括以下步骤：

获取并解析档位传感器、油门踏板位置传感器和刹车踏板位置传感器的数据；

当档位处于d挡且油门踏板处于踩踏状态时，电动机正转驱动驱动轮前进推动汽车，接收油压传感器的数值，调节电动机的转速，使油压传感器的数值稳定保持在设定数值上；

当档位处于d挡且刹车踏板处于踩踏状态时，电动机反向制动拖曳汽车使汽车减速，同时电动机反向发电向蓄电池充电。

当档位处于d挡且刹车踏板和油门踏板均不动作，电动机停止；

当档位位于p\r\n档位时，电动机停止。

本发明完全独立于汽车原有动力总成系统，无需对汽车原部件进行改装。可通过传感器直接获取汽车状态数据，也可通过无线通信或与汽车obd接口通信读取汽车运行信息，传输给外挂装置的控制单元，控制单元依据收到的汽车状态数据对外置动力模块的运行状态进行控制。

当档位位于d档且刹车踏板无踩踏、油门踏板踩踏时，电动机工作，设定油压传感器为1000n(可调)，电动机发力，以1000n的力量推动汽车。

当档位位于d档且刹车踏板踩踏时，无论油门踩踏与否，电动机反向发电拖拽制动模式，利用电动机的拖拽力使汽车减速，同时电动机反向发电为蓄电池充电。

当档位位于d档，且刹车踏板与油门踏板均无踩踏时，外挂动力装置不工作，为滑行状态。

当档位位于p\r\n档位时，外挂动力装置均不工作。

按键及显示模块安装于汽车驾驶室内，驾驶员可以手动设置油压传感器的压力值，油压传感器的压力值与推力大小成正比，设置油压传感器的压力值以达到调整本发明的推力大小。

油压传感器输出压力信号至控制单元，控制单元输出指令给变频调速模块，调整电动机的输出功率，使油压传感器探测到的压力值恒定在驾驶员设置的参数。

本发明中的蓄电池的电力供应主要为外接电源充电，其次通过光伏板充电，或通过刹车时的电动机逆向发电充电。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。