新能源汽車及其空氣混動系統的製作方法
2023-12-01 01:47:21 1
本發明涉及汽車領域，具體涉及一種新能源汽車及其空氣混動系統。
背景技術：
市場調查顯示，在汽車領域，越來越多的中國專利申請集中在如何降低排放上，為了降低排放，混合動力汽車、純電動汽車等新能源汽車受到各個廠商的青睞。目前幾乎每家汽車廠商都在研究phev(plug-inhybridelectricalvehicle，插電式混合動力汽車)、bev(batteryelectricalvehicle，純電動汽車)以及其他種類的新能源汽車。
現有的新能源汽車將電能作為汽車的動力源，其中需要用到大量的電氣元件例如電池包、電機以及各種電力電子器件等，這些電氣元件的成本昂貴，而其昂貴的價格直接影響了該類型新能源汽車的市場和發展。
技術實現要素：
本發明解決的問題是現有新能源汽車的造價昂貴。
為解決上述問題，本發明提供一種空氣混動系統，包括發動機和變速器；還包括設於所述發動機和所述變速器之間的空氣動力模塊，所述空氣動力模塊通過第一離合器與所述發動機的輸出端傳動連接，通過第二離合器與所述變速器的輸入端傳動連接；所述空氣動力模塊能夠貯存壓縮空氣，或者釋放壓縮空氣，所述壓縮空氣可作為動力源以驅動所述變速器。
可選的，所述空氣動力模塊包括氣泵以及與所述氣泵連接的氣室；所述氣泵同時作為所述空氣動力模塊的輸入端和輸出端，所述氣室用於貯存所述氣泵做功形成的壓縮空氣。
可選的，所述空氣混動系統包括控制模塊，所述控制模塊能夠實現下述控制模式i至v中的至少一種：i、當汽車處於發動機啟動工況時：控制所述第一離合器閉合、所述第二離合器斷開，所述發動機的動力經由所述第一離合器傳遞至所述氣泵，進而使得所述氣泵做功、並向所述氣室內輸入壓縮空 氣；ii、當汽車處於起步工況時：控制所述第一離合器斷開，所述第二離合器閉合；控制所述氣室的壓縮空氣釋放至所述氣泵並驅動所述氣泵運轉，進而由所述空氣動力模塊向所述變速器提供動力；iii、當汽車處於正常行駛工況時：控制所述第一離合器閉合、所述第二離合器閉合；控制僅由所述發動機向所述變速器提供動力，同時所述發動機帶動所述氣泵運轉做功、以向所述氣室充入壓縮空氣；iv、當汽車處於加速工況時：控制所述第一離合器閉合、所述第二離合器閉合；控制所述氣室的壓縮空氣釋放至所述氣泵並驅動所述氣泵運轉，進而由所述發動機和所述空氣動力模塊同時向所述變速器提供動力；v、當汽車處於制動工況時：控制所述第一離合器斷開，所述第二離合器閉合，由所述變速器向所述氣泵提供動力，進而使得所述氣泵做功、並向所述氣室內輸入壓縮空氣。
可選的，所述氣泵與氣室之間通過空氣管道連通，所述空氣管道內設有控制閥，所述控制閥控制所述空氣管道單向導通，使得壓縮空氣能夠單向地進入所述氣室，或者單向地流出所述氣室。
可選的，還包括與所述發動機連接的排放系統，所述氣室與所述排放系統連接，用於向所述排放系統噴射空氣。
可選的，所述第一離合器為單向離合器。
可選的，所述第二離合器為爪形離合器。
本發明還提供一種新能源汽車，其包括上述任一項所述的空氣混動系統。
與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：
本發明在混動系統中增設空氣動力模塊作為動力源，相比於現有的新能源汽車，以取代電機、電池包等一系列價格昂貴的電器元件，從而大幅降低新能源汽車的造價。
附圖說明
圖1是本發明實施例的空氣混動模塊的結構簡圖；
圖2是本發明實施例的空氣混動模塊的傳動系統的布置簡圖；
圖3示出了本發明實施例的空氣混動模塊在發動機啟動工況下的動力傳 遞方式；
圖4示出了本發明實施例的空氣混動模塊在汽車起步工況下的動力傳遞方式；
圖5示出了本發明實施例的空氣混動模塊在汽車正常運行工況下的動力傳遞方式；
圖6示出了本發明實施例的空氣混動模塊在加速工況下的動力傳遞方式；
圖7示出了本發明實施例的空氣混動模塊在制動工況下的動力傳遞方式。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施例做詳細的說明。
本發明實施例提供一種空氣混動系統，參照圖1所示，該空氣混動系統包括發動機1、變速器2以及空氣動力模塊3，空氣動力模塊3設於發動機1和變速器2之間，用於與發動機1一起作為混動系統的動力源、向變速器2提供動力。空氣動力模塊3能夠貯存壓縮空氣，或者釋放壓縮空氣，壓縮空氣被釋放時可作為動力源以驅動變速器2。
參照圖2所示，該空氣混動系統中還設有兩個離合器，即第一離合器41、第二離合器42，空氣動力模塊3通過第一離合器41與發動機1的輸出端傳動連接，通過第二離合器42與變速器2的輸入端傳動連接。
第一離合器41將發動機1和空氣動力模塊3間隔開、用於連接或切斷髮動機1的扭矩輸出，第二離合器42將空氣動力模塊3和變速器2間隔開、用於連接或切斷變速器的動力來源：如果第一離合器41閉合，第二離合器42斷開，則發動機1運轉、可以帶動氣泵31運轉做功、以向氣室內充入壓縮空氣；如果第一離合器41斷開、第二離合器42閉合，則可將空氣動力模塊3作為變速器2的動力源來驅動變速器2工作；如果第一離合器41、第二離合器42均閉合，則可將發動機1和空氣動力模塊3均作為變速器2的動力源來驅動變速器2工作，或者僅選擇發動機1作為動力源(此時空氣動力模塊空轉)來驅動變速器工作。
由此可見，本發明在混動系統中增設空氣動力模塊3，並將空氣動力模塊3作為能夠協同發動機1來驅動變速器2工作的動力源，相比於現有的新能源汽車，以空氣動力模塊3取代了電機、電池包等一系列價格昂貴的電器元件，大幅降低新能源汽車的造價。
其中，第一離合器41、第二離合器42的種類可以根據實際需要來選擇，本實施例中，第一離合器41為單向離合器，第二離合器42為爪形離合器。如圖2所示，發動機1的曲軸11與第一離合器41連接，曲軸11上還設有減震器6，用於吸收發動機1工作時產生的扭矩脈動。
進一步地，空氣動力模塊3包括氣泵31以及與氣泵31連接的氣室32。氣泵31同時作為空氣動力模塊3的輸入端和輸出端，氣室32用於貯存氣泵31做功形成的壓縮空氣。當氣泵31作為空氣動力模塊3的輸入端時，氣泵31做功、並向氣室輸送壓縮空氣；當氣泵31作為空氣動力模塊3的輸出端時，氣室32向氣泵31釋放壓縮空氣，從而帶動氣泵31運轉，再由氣泵31帶動下遊的變速器2工作。
如圖1所示，氣泵31與氣室32之間通過空氣管道33連通，管道33中設有控制閥34，控制閥34控制空氣管道33單向導通：即壓縮空氣只能夠單向地進入氣室32，或者只能單向地流出氣室32。具體地，當氣泵31做功時，控制閥34允許空氣管道33內的空氣能夠單向地流向氣室32，氣室32內的壓縮空氣不能反向流出；當需要將空氣動力模塊3作為動力源時，控制閥34允許氣室32內的壓縮空氣反向流出，氣泵31在壓縮空氣的推動下運轉，從而帶動變速器2工作。
本實施例的空氣混動系統還包括控制模塊(圖中未示出)，控制模塊用於對第一離合器41、第二離合器42以及控制閥34進行控制，以在不同的工況下實現不同的控制模式。控制模塊能夠實現下述控制模式i至v中的至少一種：
i、當汽車處於發動機啟動工況時，參照圖3：
控制第一離合器41閉合、第二離合器42斷開，變速器2的動力切斷，汽車保持靜止。發動機1的動力經由第一離合器41傳遞至氣泵31，進而使得 氣泵31做功、並向氣室32內輸入壓縮空氣。此時，發動機1作為空氣動力模塊3的動力源以在氣室32中貯存空氣勢能。
ii、當汽車處於起步工況時，參照圖4：
控制第一離合器41斷開，第二離合器42閉合，發動機1斷開，變速器2與空氣動力模塊3之間動力連接，汽車開始低速前進。在該控制模式下，控制模塊通過對空氣動力模塊3中的控制閥33進行控制，使得氣室32的壓縮空氣釋放至氣泵31並驅動氣泵31運轉，進而由空氣動力模塊3向變速器2提供動力。此時，空氣動力模塊3將空氣勢能轉化為空氣動能，利用該空氣動能作為變速器2的動力源。
iii、當汽車處於正常行駛工況時，參照圖5：
控制第一離合器41閉合、第二離合器42閉合，發動機1和變速器2之間動力連接，汽車以正常速度平穩地行駛。在該控制模式下，控制僅由發動機1向變速器2提供動力，即發動機1作為變速器2的唯一動力源，空氣動力系統3不參與提供動力輸出，即控制閥33不允許氣室32中的壓縮空氣向氣泵31流出。此時，發動機1工作時帶動氣泵31運轉做功、以向氣室32充入壓縮空氣。
也就是說，在該控制模式下，變速器2所需的動力由發動機1單獨提供，並且發動機1同時還作為空氣動力模塊3的動力源帶動氣泵31運轉，以在氣室32中貯存空氣勢能。
iv、當汽車處於加速工況時，參照圖6：
控制第一離合器41閉合、第二離合器42閉合，此時汽車需要的扭矩較大，因此變速器2需要的動力由發動機1和空氣動力模塊3聯合提供。
在該控制模式下，控制氣室32的壓縮空氣釋放至氣泵31並驅動氣泵31運轉，進而由發動機1和空氣動力模塊3同時向變速器2提供動力。也就是說，控制模塊通過對空氣動力模塊3中的控制閥33進行控制，使得氣室32中的壓縮空氣流向氣泵31並推動氣泵31運轉，以將空氣勢能轉化為空氣動能，從而與發動機1一起驅動變速器2。
需要注意的是，控制模式iv也可以適用於汽車高速運行工況或者其他輸出扭矩要求比較大的工況，例如爬坡等工況。
v、當汽車處於制動工況時，參照圖7：
控制第一離合器41斷開，第二離合器42閉合，此時發動機1的動力切斷，空氣動力模塊3也不提供動力輸出，變速器2在車輪的帶動下空轉。
在該控制模式下，由變速器2帶動氣泵31轉動、向氣泵31提供動力，進而使得氣泵31做功、並向氣室32內輸入壓縮空氣。也就是說，空氣動力模塊3在制動工況時能夠作為能量回收單元來回收制動能量，並將制動能量轉化為空氣勢能貯存在氣室32中。
進一步地，繼續參照圖1，本實施例的空氣混動系統還包括排放系統5，空氣動力模塊3還與排放系統5連接並參與汽車的空氣二次噴射。具體地，氣室32與排放系統5通過管道連接並連通，氣室32可以向排放系統5噴射空氣，將新鮮空氣送入排放系統5內，從而使廢氣中的hc和co進一步氧化和燃燒而化合形成水蒸氣和二氧化碳，從而降低了廢氣中的hc和co的排放量，降低廢氣汙染。
如圖1，氣室32與排放系統5之間的管道內也設有閥門51，用於控制該管道的開閉。
本發明實施例還提供一種新能源汽車，該新能源汽車包括上述空氣混動系統。
雖然本發明披露如上，但本發明並非限定於此。任何本領域技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與修改，因此本發明的保護範圍應當以權利要求所限定的範圍為準。