專利名稱：多能源清潔混合動(dòng)力殘疾人摩托車及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種殘疾人摩托車，具體為一種多能源清潔混合動(dòng)力殘疾人摩 托車及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上的摩托車主要是采用單一的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)或電動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng) 一類純電動(dòng)摩托車。燃油發(fā)動(dòng)機(jī)摩托車主要缺點(diǎn)是燃油價(jià)格高，低速行駛 污染嚴(yán)重。電動(dòng)摩托車的主要缺點(diǎn)是，電池容量小，續(xù)駛里程短，充電時(shí)間 長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服了現(xiàn)有殘疾人摩托車的上述缺陷，提供了一種多 能源清潔混合動(dòng)力殘疾人摩托車及其控制方法。本摩托車在滿足動(dòng)力需求的 同時(shí)，還能夠減少?gòu)U氣排放量、降低環(huán)境污染、方便殘疾人操作，
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案多能源清潔混合動(dòng)力 殘疾人摩托車，包括電動(dòng)車輪(內(nèi)置無(wú)刷直流電機(jī))、液化石油氣(LPG)燃
料發(fā)動(dòng)機(jī)、LPG存儲(chǔ)鋼瓶、蓄電池組、太陽(yáng)能電池板、太陽(yáng)能充電控制器、 電池管理單元、電機(jī)控制器、LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(ECU)以及整車控制器。 部件間的具體連接是這樣的整車控制器分別與電機(jī)控制器、電池管理單元 以及LPG發(fā)動(dòng)機(jī)ECU分別電連接。電機(jī)控制器與電動(dòng)車輪電連接，電動(dòng)車 輪內(nèi)側(cè)安裝一個(gè)低速外轉(zhuǎn)子式無(wú)刷直流電機(jī)，與整體車架機(jī)械連接。LPG發(fā) 動(dòng)機(jī)內(nèi)部包含磁電機(jī)，使LPG發(fā)動(dòng)機(jī)與蓄電池組實(shí)現(xiàn)電連接。LPG發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 分別與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)和LPG燃料噴射體電連接，LPG燃料噴射體與LPG發(fā)動(dòng) 機(jī)及LPG存儲(chǔ)鋼瓶管道連接。LPG發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器機(jī)械連接，變速器與后車 輪機(jī)械相連。蓄電池組分別與電池管理單元、電機(jī)控制器和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電連 接，蓄電池組還通過(guò)太陽(yáng)能充電控制器與太陽(yáng)能電池板電連接。此外車上所 有設(shè)備所需電能全部由蓄電池組提供。 多能源清潔混合動(dòng)力殘疾人摩托車的控制方法，該方法包括以下步驟
1) 起動(dòng)/低速運(yùn)行整車控制器查詢車速低于20km/h時(shí)，并根據(jù)油門轉(zhuǎn) 把加減速信號(hào)向電機(jī)控制器發(fā)送控制信號(hào)，電機(jī)控制器按照指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn) 轉(zhuǎn)，電池管理單元控制蓄電池組為電機(jī)控制器提供電能，安裝在電動(dòng)車輪上 的無(wú)刷直流電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，驅(qū)動(dòng)殘疾人摩托車；此時(shí)，LPG發(fā) 動(dòng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，電動(dòng)車輪提供全部所需驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí) 現(xiàn)純電動(dòng)模式；
2) LPG發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)當(dāng)無(wú)刷直流電機(jī)持續(xù)驅(qū)動(dòng)摩托車過(guò)程中，摩托車需 要在較高速狀態(tài)下行駛時(shí)，即當(dāng)車速高于20km/h時(shí)，則停止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，起動(dòng) LPG發(fā)動(dòng)機(jī)，LPG發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)變速器帶動(dòng)后車輪運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)，由LPG發(fā)動(dòng)機(jī)提 供全部所需驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)純發(fā)動(dòng)機(jī)模式；
3) 發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)LPG發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不能滿 足功率需求時(shí)，即駕駛員要求殘疾人摩托車提速、維持高速行駛或者在較大 坡度路面向上行駛時(shí)，整車控制器將會(huì)根據(jù)駕駛員指令，同時(shí)向電機(jī)控制器 和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元發(fā)出工作指令，保持LPG發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，起動(dòng)無(wú) 刷直流電機(jī)，使電動(dòng)車輪與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)共同工作；電動(dòng)車輪提供輔助驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn) 矩，并通過(guò)整車控制器實(shí)現(xiàn)二者轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速同步；同時(shí)，駕駛員在任何工況下 能夠通過(guò)向整車控制器發(fā)送開(kāi)啟關(guān)閉信號(hào)強(qiáng)制選擇純電動(dòng)模式或純發(fā)動(dòng)機(jī)模 式；
蓄電池組的充電狀態(tài)包括行駛中充電和駐車充電兩種狀態(tài) 行駛中充電當(dāng)電池的荷電狀態(tài)值低于20 %時(shí)，電池管理單元將信號(hào)傳 給整車控制器，整車控制器向LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元發(fā)出指令，將LPG發(fā)動(dòng) 機(jī)工作點(diǎn)設(shè)置在高效率區(qū)域，即4000 5000轉(zhuǎn)/分的高轉(zhuǎn)速工作區(qū)域，此時(shí)， LPG發(fā)動(dòng)機(jī)除了提供驅(qū)動(dòng)車輛所需轉(zhuǎn)矩外，還將部分機(jī)械能通過(guò)LPG發(fā)動(dòng) 機(jī)內(nèi)部的磁電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，存儲(chǔ)到蓄電池組中；
駐車充電駐車時(shí)，可以采取兩種方式進(jìn)行充電， 一種是外接電源直接 為蓄電池組進(jìn)行充電；另一種方式，當(dāng)光照充足時(shí)，利用太陽(yáng)能電池板給蓄
電池組充電。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)低速時(shí)，單一的由電機(jī)驅(qū)動(dòng)摩托車，實(shí)現(xiàn)"零"排放。 本發(fā)明具有純電動(dòng)模式、純發(fā)動(dòng)機(jī)模式和混合動(dòng)力模式，因此不僅能夠減輕 殘疾人摩托車對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)還延長(zhǎng)了摩托車的續(xù)駛里程。無(wú)刷直流電 機(jī)和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)的共同工作為高速行駛及大功率需求提供保障。


圖l本發(fā)明的控制結(jié)構(gòu)示意圖
圖2本發(fā)明的控制方法流程圖
圖中1、整車控制器，2、電機(jī)控制器，3、電池管理單元，4、 LPG發(fā) 動(dòng)機(jī)電控單元，5、 LPG燃料噴射體，6、后車輪，7、 LPG存儲(chǔ)鋼瓶，8、太 陽(yáng)能充電控制器，9、蓄電池組，10、變速器，11、 LPG發(fā)動(dòng)機(jī)，12、電動(dòng) 車輪(內(nèi)置無(wú)刷支流電機(jī))，13、太陽(yáng)能電池板。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明-
如圖1所示，在多能源清潔混合動(dòng)力殘疾人摩托車中，整車控制器分別1 與電機(jī)控制器2、電池管理單元3以及LPG發(fā)動(dòng)機(jī)ECU4分別電連接，整車 控制器獲取控制信號(hào)處理后，向各控制器發(fā)送控制指令。電機(jī)控制器2與電 動(dòng)車輪12電連接，電動(dòng)車輪12內(nèi)側(cè)安裝一個(gè)低速外轉(zhuǎn)子式無(wú)刷直流電機(jī)， 與整體車架機(jī)械連接。電機(jī)控制器2還與蓄電池組9電連接。電池管理單元3 與蓄電池組9電連接，蓄電池組9與太陽(yáng)能充電控制器8電連接，太陽(yáng)能充 電控制器8與太陽(yáng)能電池板13電連接。LPG發(fā)動(dòng)機(jī)11內(nèi)部包含磁電機(jī)。LPG 發(fā)動(dòng)機(jī)11與蓄電池組9實(shí)現(xiàn)電連接；LPG發(fā)動(dòng)機(jī)ECU 4分別與LPG發(fā)動(dòng)機(jī) 11和LPG燃料噴射體5電連接，LPG燃料噴射體5與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)11及LPG 存儲(chǔ)鋼瓶7管道連接。LPG發(fā)動(dòng)機(jī)11與變速器10機(jī)械連接；變速器10與后 車輪6機(jī)械相連。此外車上所有設(shè)備所需電能全部由蓄電池組提供。
電池管理單元控制蓄電池組的充、放電過(guò)程，以及向整車控制器、電機(jī) 控制器和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)ECU供電。
LPG鋼瓶安裝在摩托車后部，管道經(jīng)減壓閥與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道連接。 LPG燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)車輪分別受發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元、控制電機(jī)控制單元控
制。根據(jù)車速及油門轉(zhuǎn)把信號(hào)，由整車控制器協(xié)調(diào)匹配，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)ECU和電
機(jī)控制器，使LPG燃料發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)車輪單獨(dú)或并聯(lián)工作。 其行車工作原理如下
1) 起動(dòng)/低速運(yùn)行整車控制器l查詢車速低于20km/h時(shí)，向電機(jī)控制器 2發(fā)送控制信號(hào)，電機(jī)控制器2按照指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。整車控制器1結(jié)合油 門信號(hào)，當(dāng)要求增大油門時(shí)，向電機(jī)控制器2發(fā)送增大輸出功率指令，電機(jī) 控制器2接收到指令并控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行增大輸出功率；同樣，當(dāng)要求減小 油門時(shí)，電機(jī)按照指令減小輸出功率。蓄電池組9提供電能，通過(guò)安裝在電 動(dòng)車輪5上的無(wú)刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，驅(qū)動(dòng)殘疾人摩托車。電動(dòng)車 輪12提供全部所需驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，LPG發(fā)動(dòng)機(jī)11處于關(guān)閉狀態(tài)，即電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)模式。
2) LPG發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)當(dāng)無(wú)刷直流電機(jī)持續(xù)驅(qū)動(dòng)摩托車過(guò)程中，摩托車需 要在較高速狀態(tài)下行駛時(shí)，當(dāng)車速高于20km/h時(shí)，則停止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，起動(dòng)LPG 發(fā)動(dòng)機(jī)11。由LPG發(fā)動(dòng)機(jī)11提供全部所需驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。
3) 發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)LPG發(fā)動(dòng)機(jī)8起動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不能滿 足功率需求時(shí)，即駕駛員要求殘疾人摩托車提速，維持高速行駛或者在較大 坡度路面向上行駛時(shí)，整車控制器1將會(huì)根據(jù)駕駛員指令，向電機(jī)控制器2 和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)ECU4發(fā)出工作指令，保持LPG發(fā)動(dòng)機(jī)8運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，起動(dòng)無(wú) 刷直流電機(jī)。使電動(dòng)車輪12與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)11共同工作。電動(dòng)車輪12提供輔 助驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)整車控制器1實(shí)現(xiàn)二者轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速同步，保證功率輸出平 穩(wěn)，減少?zèng)_擊。同時(shí)，駕駛員在任何工況下可以通過(guò)開(kāi)關(guān)強(qiáng)制選擇純電動(dòng)模 式或純發(fā)動(dòng)機(jī)模式。
本實(shí)施例利用殘疾人摩托車頂部安裝的太陽(yáng)能電池板在駐車時(shí)或行駛過(guò) 程中向蓄電池組充電。
蓄電池組充電包括行駛中充電和駐車充電兩種方式狀態(tài)(SOC)值低于電池容量的20%時(shí)，電 池管理單元3將信號(hào)傳給整車控制器1.整車控制器1向LPG發(fā)動(dòng)機(jī)ECU4發(fā) 出指令，將LPG發(fā)動(dòng)機(jī)11工作點(diǎn)設(shè)置在高效率區(qū)域，即4000-5000轉(zhuǎn)/分的 高轉(zhuǎn)速工作區(qū)域。LPG發(fā)動(dòng)機(jī)11除了提供驅(qū)動(dòng)車輛所需轉(zhuǎn)矩外，還可將部分 機(jī)械能通過(guò)LPG發(fā)動(dòng)機(jī)ll內(nèi)部的磁電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，存儲(chǔ)到蓄電池組9中。
2) 駐車充電駐車時(shí)，可以采取兩種方式進(jìn)行充電， 一種是外接電源直 接進(jìn)行充電；另一種方式，當(dāng)光照充足時(shí)，利用太陽(yáng)能電池板13給蓄電池組 9充電。
本發(fā)明的有益效果是，集多種功能及現(xiàn)代汽車技術(shù)于一體，滿足了殘疾 人的操作需要同時(shí)，大大提高了殘疾人摩托車的續(xù)駛里程，而且因盡可能保 證LPG發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最優(yōu)工作區(qū)，從而降低排放污染。
權(quán)利要求
1.多能源清潔混合動(dòng)力殘疾人摩托車，其特征在于包括電動(dòng)車輪(12)、后車輪(6)、LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)、LPG存儲(chǔ)鋼瓶(7)、蓄電池組(9)、太陽(yáng)能電池板(13)、太陽(yáng)能充電控制器(8)、電池管理單元(3)、電機(jī)控制器(2)、LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(4)和整車控制器(1)；其中整車控制器(1)分別與電機(jī)控制器(2)、電池管理單元(3)和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(4)電連接；電機(jī)控制器(2)與電動(dòng)車輪(12)電連接，電動(dòng)車輪(12)內(nèi)側(cè)安裝一個(gè)與整體車架機(jī)械連接的低速外轉(zhuǎn)子式無(wú)刷直流電機(jī)；LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)內(nèi)部包含磁電機(jī)，使LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)與蓄電池組(9)實(shí)現(xiàn)電連接；LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(4)分別與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)和LPG燃料噴射體(5)電連接，LPG燃料噴射體(5)分別與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)和LPG存儲(chǔ)鋼瓶(7)管道連接；LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)通過(guò)變速器(10)與后車輪(6)機(jī)械連接；蓄電池組(9)分別與電池管理單元(3)、電機(jī)控制器(2)和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)電連接，蓄電池組(9)還通過(guò)太陽(yáng)能充電控制器(8)與太陽(yáng)能電池板(13)電連接；此外車上所有設(shè)備所需電能全部由蓄電池組提供。
2、 如權(quán)利要求l所述的多能源清潔混合動(dòng)力殘疾人摩托車的控制方法，其特 征在于，該方法包括以下步驟1) 起動(dòng)/低速運(yùn)行整車控制器(1)查詢車速低于20km/h時(shí)，結(jié)合油門 轉(zhuǎn)把信號(hào)向電機(jī)控制器(2)發(fā)送控制信號(hào)，電機(jī)控制器(2)按照指令驅(qū)動(dòng) 電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電池管理單元(3)控制蓄電池組(9)為電機(jī)控制器(2)提供電 能，安裝在電動(dòng)車輪(12)上的無(wú)刷直流電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，驅(qū) 動(dòng)殘疾人摩托車；此時(shí)，LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)處于關(guān)閉狀態(tài)，電動(dòng)車輪(12)提 供全部所需驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，即電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)模式；2) LPG發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)當(dāng)無(wú)刷直流電機(jī)持續(xù)驅(qū)動(dòng)摩托車過(guò)程中，摩托車需 要在較高速狀態(tài)下行駛時(shí)，即當(dāng)車速高于20km/h時(shí)，則停止電機(jī)驅(qū)動(dòng)，起動(dòng) LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)， LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)通過(guò)變速器(10)帶動(dòng)后車輪(6)運(yùn)轉(zhuǎn)， 此時(shí)，由LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)提供全部所需驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)純發(fā)動(dòng)機(jī)模式；3) 發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(8)起動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不 能滿足功率需求時(shí)，即駕駛員要求殘疾人摩托車提速、維持高速行駛或者在 較大坡度路面向上行駛時(shí)，整車控制器(1)將會(huì)根據(jù)駕駛員指令，同時(shí)向電機(jī)控制器(2)和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(4)發(fā)出工作指令，保持LPG發(fā)動(dòng)機(jī) (8)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，起動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)，使電動(dòng)車輪(12)與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11) 共同工作；電動(dòng)車輪(12)提供輔助驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)整車控制器(1)實(shí)現(xiàn) 二者轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速同步；同時(shí)，駕駛員在任何工況下能夠通過(guò)向整車控制器l發(fā) 送開(kāi)啟關(guān)閉信號(hào)強(qiáng)制選擇純電動(dòng)模式或純發(fā)動(dòng)機(jī)模式；
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的多能源清潔混合動(dòng)力殘疾人摩托車的控制方法，其 特征在于所述的蓄電池組(9)的充電狀態(tài)包括行駛中充電和駐車充電兩種 狀態(tài)行駛中充電當(dāng)電池的荷電狀態(tài)值低于20%時(shí)，電池管理單元(3)將信 號(hào)傳給整車控制器(1)，整車控制器(1)向LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(4 )發(fā)出 指令，將LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)工作點(diǎn)設(shè)置在高效率區(qū)域，即4000 5000轉(zhuǎn)/分 的高轉(zhuǎn)速工作區(qū)域，此時(shí)，LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(ll)除了提供驅(qū)動(dòng)車輛所需轉(zhuǎn)矩外， 還將部分機(jī)械能通過(guò)LPG發(fā)動(dòng)機(jī)(11)內(nèi)部的磁電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，存儲(chǔ)到蓄 電池組(9)中；駐車充電駐車時(shí)，可以采取兩種方式進(jìn)行充電， 一種是外接電源直接 為蓄電池組(9)進(jìn)行充電；另一種方式，當(dāng)光照充足時(shí)，利用太陽(yáng)能電池板(13給蓄電池組(9)充電。
全文摘要
本發(fā)明是一種殘疾人摩托車，具體為一種多能源清潔混合動(dòng)力殘疾人摩托車及其控制方法。本摩托車包括電動(dòng)車輪、蓄電池組、液化石油氣燃料發(fā)動(dòng)機(jī)、LPG鋼瓶、太陽(yáng)能電池板、電池管理單元、電機(jī)控制器、LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元以及整車控制器。整車控制器分別與電機(jī)控制器、電池管理單元和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元電連接。電機(jī)控制器與電動(dòng)車輪電連接。LPG發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元分別與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)和LPG燃料噴射體電連接，LPG燃料噴射體分別與LPG發(fā)動(dòng)機(jī)和LPG存儲(chǔ)鋼瓶管道連接。LPG發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)變速器與后車輪機(jī)械連接。本發(fā)明具有純電動(dòng)模式、純發(fā)動(dòng)機(jī)模式和混合動(dòng)力模式，不僅節(jié)約能源、減少環(huán)境污染、同時(shí)還提高了其使用效能。
文檔編號(hào)B62M7/00GK101367418SQ20081022449
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者浩 于, 馮能蓮, 周大森, 邱釗鵬 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)