專利名稱：模塊化電動(dòng)汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種汽車工程技術(shù)領(lǐng)域的汽車，具體是一種模塊化電動(dòng)汽車。
背景技術(shù)：
電動(dòng)汽車是指以車載電源為動(dòng)力，用電機(jī)直接或間接驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交 通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。隨著內(nèi)燃汽車保有量的逐年遞增，全球的環(huán)境污染與石油 短缺等問題日益突出，電動(dòng)汽車作為解決這些問題的重要方案之一，正成為世界廣泛關(guān)注 的焦點(diǎn)。電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面首先，電動(dòng)汽車的動(dòng)力來源于電能，不排放 污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也 顯著減少，由于電廠大多建于遠(yuǎn)離人口密集的城市，對(duì)人類傷害較少，而且電廠是固定不動(dòng) 的，集中的排放，清除各種有害排放物相對(duì)較為容易，也已有了較為成熟的技術(shù)。其次，有關(guān) 研究表明，同樣的原油經(jīng)過粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車，其能量利 用效率比經(jīng)過精煉變?yōu)槠停俳?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車要來的高，因此有利于節(jié)約能源和減少 二氧化碳的排放量。再者，與傳統(tǒng)內(nèi)燃動(dòng)力相比，電動(dòng)汽車具有加速性能更加優(yōu)越、扭矩控 制更加精確、能量收集與再生能力更加出色、整體布置更加靈活及安全性能更加可靠等方 面的特點(diǎn)。目前，由于電池單位質(zhì)量?jī)?chǔ)存的能量不足，又沒有形成足夠的規(guī)模效應(yīng)，使得生 產(chǎn)成本高居不下，從而導(dǎo)致電動(dòng)汽車存在著諸如行駛距離有限、購(gòu)買價(jià)格和使用成本過高 等問題。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利文獻(xiàn)號(hào)CN1683176，記載了一種“可供實(shí) 際應(yīng)用的電動(dòng)汽車”，該技術(shù)至少包括傳統(tǒng)燃油汽車中可直接應(yīng)用的部分，通過創(chuàng)新改造的 部分以及新增加的部分，這三部分的有機(jī)結(jié)合構(gòu)成了專用的電動(dòng)汽車平臺(tái)。但由于該技術(shù) 通過單純采用復(fù)合材料，在保證汽車必要的安全前提下，對(duì)材料的要求是比較高的，結(jié)果導(dǎo) 致成本的不可控制；另外，單純通過增加電池容量使得電池本身的生產(chǎn)難度和安全性不可 控制，結(jié)果也會(huì)導(dǎo)致成本的不可控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種模塊化電動(dòng)汽車，利用現(xiàn)代電子 電器系統(tǒng)的柔度高、靈活強(qiáng)等諸多特點(diǎn)，在解決車輛布置及能源匹配的同時(shí)，針對(duì)現(xiàn)代汽車 存在的大量過度設(shè)計(jì)問題，提出了模塊化車輛的制造與裝配方法，使得電動(dòng)汽車?yán)矛F(xiàn)有 成熟產(chǎn)品的性能和技術(shù)條件，以較為低廉的成本就可以滿足人類日常交通的需求。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括動(dòng)力系統(tǒng)模塊、車輛電子電器模 塊、傳感器和框架式車身模塊，其中動(dòng)力系統(tǒng)模塊和傳感器分別固定設(shè)置于框架式車身模 塊內(nèi)，車輛電子電器模塊分別與傳感器和動(dòng)力系統(tǒng)模塊電氣連接，并通過傳感器檢測(cè)車輛 所處工況及駕駛者意圖，并控制動(dòng)力系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的操控。所述的動(dòng)力系統(tǒng)模塊包括分別與車輛電子電器模塊相連接的電驅(qū)動(dòng)單元、能量存 儲(chǔ)單元與輔助動(dòng)力單元，其中車輛電子電器模塊通過傳感器檢測(cè)車輛所處工況及駕駛者意圖并輸出相對(duì)應(yīng)的電壓波形控制電驅(qū)動(dòng)單元的運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)傳感器感知到能量存儲(chǔ)單元當(dāng)中 的電能不足時(shí)，車輛電子電器模塊啟動(dòng)并控制輔助動(dòng)力單元開始工作，并將產(chǎn)生的電能充 入到能量存儲(chǔ)單元中。所述的電驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與之相連接的集成式車輪；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)上設(shè)有輪轂式電機(jī)；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與集成式車輪之間設(shè)有傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)力傳輸；所述的傳動(dòng)軸上設(shè)有差速器。所述的能量存儲(chǔ)單元為超級(jí)電容器和與之并聯(lián)的動(dòng)力電池。所述的輔助動(dòng)力為水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)、Atkinson循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、大容量電池組或燃料 電池包，由車輛電子電器模塊的控制器根據(jù)能量存儲(chǔ)單元電能的多少控制其工作狀態(tài)，通 過電纜將輔助動(dòng)力單元產(chǎn)生的電能傳輸給能量存儲(chǔ)單元以充電。所述的車輛電子電器模塊包括車輛控制子系統(tǒng)與車載信息娛樂子系統(tǒng)，其中， 車輛控制子系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)車輛正常行駛的控制需求，而車載信息娛樂子系統(tǒng)則負(fù)責(zé)車內(nèi)信 息、娛樂方面的需求。車輛控制子系統(tǒng)需要將諸多參數(shù)(如車速、里程、電量等)，以CAN總 線的數(shù)據(jù)形式發(fā)送給車載信息娛樂子系統(tǒng)，利用其良好的人機(jī)界面進(jìn)行顯示。車輛電子電 器模塊由傳感器、控制器、執(zhí)行器三部分組成。傳感器主要用來測(cè)量表示汽車狀態(tài)的物理量 和駕駛者的操縱意圖，并將測(cè)量結(jié)果傳送給控制器，控制器根據(jù)既定的控制算法來控制相 應(yīng)執(zhí)行器的動(dòng)作，從而保證車輛的正常行駛。車輛所有的電子電器模塊都按照汽車電子電 器AutoSAR標(biāo)準(zhǔn)，通過線束連接實(shí)現(xiàn)模塊化組合。所述的框架式車身模塊，選用的材料要求質(zhì)量輕、強(qiáng)度高。不同于傳統(tǒng)的沖壓、焊 接的承載式車身，材料首先被加工成標(biāo)準(zhǔn)化連接單元，為圓筒型或H型結(jié)構(gòu)，以提高結(jié)構(gòu)強(qiáng) 度。將標(biāo)準(zhǔn)化連接單元通過鉸鏈、螺栓等可拆卸的鏈接方式組合成高剛性、輕量化框架式車 身，然后將噴涂好的汽車外形部件拼裝在車身結(jié)構(gòu)之上。上述模塊化電動(dòng)汽車通過以下方式進(jìn)行制造第一步、動(dòng)力系統(tǒng)模塊、車輛電子電器模塊、制造出車身骨架所需要的標(biāo)準(zhǔn)化連接 單元及汽車外形部件。第二步、將標(biāo)準(zhǔn)化連接單元通過鉸鏈、螺栓等連接方式構(gòu)建成框架式車身模塊。第三步、在框架式車身上安裝動(dòng)力系統(tǒng)模塊和車輛電子電器模塊，并調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)。第四步、將油漆好的汽車外形部件組裝在整車框架上。與現(xiàn)有汽車制造工藝相比，不同之處在于取消了傳統(tǒng)的沖壓、焊接、噴涂、裝配這 一固定順序的流水線式汽車生產(chǎn)方式。而是首先同步制造出所有模塊，再根據(jù)消費(fèi)者個(gè)性 化定制，組裝出框架式車身，依次安裝上動(dòng)力系統(tǒng)模塊、車輛電子電器模塊和汽車外形件。 好處是使得各個(gè)模塊的制造過程可以并行展開，極大地縮短了加工時(shí)間；另外，車形與車身 結(jié)構(gòu)分離，兩部分各自承擔(dān)更加專門的功能，同時(shí)保證了車輛的結(jié)構(gòu)安全和車形的美觀、合 理。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的積極效果包括1.模塊化的電動(dòng)汽車，系統(tǒng)柔度高、可組合性強(qiáng)。2.分布式、模塊化的汽車電子電器系統(tǒng)，在保證電動(dòng)汽車控制精度和準(zhǔn)確度的同 時(shí)，也為實(shí)現(xiàn)電子電器部件的可替換性和可延展性提供了可能。
3.框架式的車身系統(tǒng)，使得在提高整車剛度的同時(shí)，極大地輕量化整車，同時(shí)所采 用的組合式標(biāo)準(zhǔn)化連接單元，使得可以方便的搭建出單排、雙排甚至三排座的汽車。


圖1為本發(fā)明模塊化汽車的邏輯框圖。圖2為本發(fā)明分布式動(dòng)力系統(tǒng)及電驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明集中式動(dòng)力系統(tǒng)及電驅(qū)動(dòng)模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。如圖1所示，本實(shí)施例包括動(dòng)力系統(tǒng)模塊2、車輛電子電器模塊3、框架式車身模 塊4和傳感器5，其中動(dòng)力系統(tǒng)模塊2和傳感器分別固定設(shè)置于框架式車身模塊4內(nèi)，車 輛電子電器模塊3分別與傳感器和動(dòng)力系統(tǒng)模塊2電氣連接，并通過傳感器檢測(cè)車輛所處 工況及駕駛者意圖，并控制動(dòng)力系統(tǒng)模塊2實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的操控。所述的動(dòng)力系統(tǒng)模塊2包括分別與車輛電子電器模塊3相連接的電驅(qū)動(dòng)單元6、能 量存儲(chǔ)單元7與輔助動(dòng)力單元8，其中車輛電子電器模塊3通過傳感器檢測(cè)車輛所處工況 及駕駛者意圖并輸出相對(duì)應(yīng)的電壓波形控制電驅(qū)動(dòng)單元6的運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)傳感器感知到能量存 儲(chǔ)單元7當(dāng)中的電能不足時(shí)，車輛電子電器模塊3啟動(dòng)并控制輔助動(dòng)力單元8開始工作，并 將產(chǎn)生的電能充入到能量存儲(chǔ)單元7中。所述的電驅(qū)動(dòng)單元6包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與之相連接的集成式車輪；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)上設(shè)有輪轂式電機(jī)；所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與集成式車輪之間設(shè)有傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)力傳輸；所述的傳動(dòng)軸上設(shè)有差速器。所述的能量存儲(chǔ)單元7為超級(jí)電容器和與之并聯(lián)的動(dòng)力電池。所述的輔助動(dòng)力為水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)、Atkinson循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、大容量電池組或燃料 電池包，本實(shí)施例通過以下步驟進(jìn)行組裝制備第一步、動(dòng)力系統(tǒng)模塊2、車輛電子電器模塊3、制造出車身骨架用的標(biāo)準(zhǔn)化連接 單元及汽車外形部件11。第二步、將標(biāo)準(zhǔn)化單元10通過鉸鏈、螺栓等連接方式，構(gòu)建出框架式車身模塊4。第三步、在框架式結(jié)構(gòu)的車身4上安裝動(dòng)力系統(tǒng)模塊2和車輛電子電器模塊3，并 調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn)。第四步、將已噴涂的汽車外形部件11組裝在整車框架式車身模塊4上，最終形成 一輛模塊化電動(dòng)汽車1。如圖2所示，本實(shí)施例的分布式動(dòng)力系統(tǒng)及電驅(qū)動(dòng)模塊主要采用了輪轂電機(jī)12直 接驅(qū)動(dòng)車輪，其能量由能量存儲(chǔ)單元7通過電纜13提供，而為了拓展電動(dòng)汽車的行駛里程， 在電動(dòng)汽車上加裝有輔助動(dòng)力裝置7，主要用來為能量存儲(chǔ)單元7提供持久電能。
如圖3所示，本實(shí)施例的集中式動(dòng)力系統(tǒng)及電驅(qū)動(dòng)模塊最大的不同是僅采用一臺(tái) 大功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)14，通過傳動(dòng)系統(tǒng)15來驅(qū)動(dòng)車輪。
權(quán)利要求
1.一種模塊化電動(dòng)汽車，包括動(dòng)力系統(tǒng)模塊、車輛電子電器模塊、傳感器和框架式車 身模塊，其特征在于動(dòng)力系統(tǒng)模塊和傳感器分別固定設(shè)置于框架式車身模塊內(nèi)，車輛電子 電器模塊分別與傳感器和動(dòng)力系統(tǒng)模塊電氣連接，并通過傳感器檢測(cè)車輛所處工況及駕駛 者意圖，并控制動(dòng)力系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的操控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化電動(dòng)汽車，其特征是，所述的動(dòng)力系統(tǒng)模塊包括分別 與車輛電子電器模塊相連接的電驅(qū)動(dòng)單元、能量存儲(chǔ)單元與輔助動(dòng)力單元，其中車輛電子 電器模塊通過傳感器檢測(cè)車輛所處工況及駕駛者意圖并輸出相對(duì)應(yīng)的電壓波形控制電驅(qū) 動(dòng)單元的運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)傳感器感知到能量存儲(chǔ)單元當(dāng)中的電能不足時(shí)，車輛電子電器模塊啟動(dòng) 并控制輔助動(dòng)力單元開始工作，并將產(chǎn)生的電能充入到能量存儲(chǔ)單元中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化電動(dòng)汽車，其特征是，所述的電驅(qū)動(dòng)單元包括驅(qū)動(dòng)電 機(jī)和與之相連接的集成式車輪。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的模塊化電動(dòng)汽車，其特征是，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)上設(shè)有輪轂式 電機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化電動(dòng)汽車，其特征是，所述的驅(qū)動(dòng)電機(jī)與集成式車輪 之間設(shè)有傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)力傳輸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模塊化電動(dòng)汽車，其特征是，所述的傳動(dòng)軸上設(shè)有差速器。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化電動(dòng)汽車，其特征是，所述的能量存儲(chǔ)單元為超級(jí)電 容器和與之并聯(lián)的動(dòng)力電池。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模塊化電動(dòng)汽車，其特征是，所述的輔助動(dòng)力為水平對(duì)置發(fā) 動(dòng)機(jī)、Atkinson循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、大容量電池組或燃料電池包。
全文摘要
一種汽車工程技術(shù)領(lǐng)域的模塊化電動(dòng)汽車，包括動(dòng)力系統(tǒng)模塊、車輛電子電器模塊、傳感器和框架式車身模塊，其中動(dòng)力系統(tǒng)模塊和傳感器分別固定設(shè)置于框架式車身模塊內(nèi)，車輛電子電器模塊分別與傳感器和動(dòng)力系統(tǒng)模塊電氣連接，并通過傳感器檢測(cè)車輛所處工況及駕駛者意圖，并控制動(dòng)力系統(tǒng)模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的操控。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)代汽車存在的大量過度設(shè)計(jì)問題，提出了模塊化車輛的制造與裝配方法，使得電動(dòng)汽車?yán)矛F(xiàn)有成熟產(chǎn)品的性能和技術(shù)條件，以較為低廉的成本就可以滿足人類日常交通的需求。
文檔編號(hào)B60R16/02GK102085796SQ201110003240
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月7日
發(fā)明者劉翔, 楊杰, 殷承良, 王斌, 許敏, 馬澄斌 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)