一种可采用燃油轿车底盘的电动轿车的制作方法

1.本发明属于电动汽车技术领域。具体涉及一种可利用现有燃油轿车底盘基础上设计或改装的电动轿车。


背景技术：

2.目前，电动汽车技术种类很多，有电动摩托车、电动三轮车和电动轿车及电动大巴车，其中电动摩托和电动三轮车技术已趋于成熟，而电动轿车和电动大巴车技术，在短时间内还在研发和市场化的过渡阶段，主要表现在电动轿车及电动大巴车研发时间长、续驶里程短、车身研发成本高和市场销售价格高等方面，不能满足市场的需求。从市场销售的电动轿车及电动大巴车来看，电池大都安装在底盘上，一是存在安全系数低、过水没保障、车身重和耗能高的问题，不能提高电动汽车的续驶里程，不能满足电动汽车的使用需求；二是存在不能直接利用现有各类型底盘直接用于该对应类型的电动轿车及电动大巴车上的问题，也不能将现有轿车及大巴车改装成电动轿车及电动大巴车。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是针对上述不足之处而提供一种可采用燃油轿车底盘的电动轿车，仅对轿车车身布局作局部改变，将电池、电机和电控的电动汽车技术配件安装在轿车车身上，不需要改变车身结构，避免对车身的重复设计，缩短设计周期，降低成本，满足市场需求，实现轿车改装电动车无缝对接技术。
4.本发明的技术解决方案是：一种可采用燃油轿车底盘的电动轿车，包括轿车底盘、车轮、整车管理器、电机控制器、电池派克箱和电池管理系统，电机控制器和电池管理系统与整车管理器电连接，其特征在于：所述电池派克箱包括第一电池派克箱和第二电池派克箱，对应安装在轿车底盘原发动机、变速箱及油箱的安装位置上，并与电池管理系统电连接；所述车轮上装有轮毂电机，并与电机控制器电连接；所述的第一、第二电池派克箱分别配装有第一、第二电池自动修复平衡装置。
5.本发明的技术解决方案中所述的第一电池派克箱安装在前车轮之间的原发动机及变速箱的安装位置上；第二电池派克箱安装在后车轮之间原油箱的安装位置上；第一、第二电池派克箱均为组合电池芯密封一体式派克箱，包括派克箱和装于派克箱内的电池，所述的派克箱由派克箱上盖、箱体和箱体内的密封隔板构成，所述密封隔板将箱体分隔成若干电芯室；所述的电池为电池芯组，各电池芯组分别安装于对应的电芯室中，各组的电池芯通过电芯连片并联；所述箱体各电芯室内注入有电解液。
6.本发明的技术解决方案中所述的第一、第二电池派克箱分别配装有第一、第二电池自动修复平衡装置；第一、第二电池自动修复平衡装置均包括碳刷绝缘骨架、碳刷、正极接线柱、负极接线柱、绝缘体、正极连接体、负极连接体、正负极连接条、电机和电机支架；所述的碳刷绝缘骨架为圆环状，碳刷在碳刷绝缘骨架的正、反两面沿圆周均匀分布，正面的各碳刷分别与对应的正极接线柱连接，反面的各碳刷分别与对应的负极接线柱连接；所述绝
缘体为圆盘状，正极连接体、负极连接体均包括圆环连接体和沿圆周径向、且与碳刷配合的直连接体，分别固定在绝缘体的正反两面；所述正负极连接条设置在各直连接体之间的绝缘体上；所述绝缘体与电机的转轴连接。
7.本发明的技术解决方案中所述的车轮通过马蹄脚支架和轮毂电机与车桥联接；轮毂电机上加装有与刹车装置配套的刹车盘和轮毂。
8.本发明的技术解决方案中所述的轮毂电机为低电压大扭矩高效电动汽车专用电机，包括外壳、中轴、外侧轴承、内侧轴承、硅钢片、线圈、线圈骨架和磁钢，外侧轴承和内侧轴承分别连接在中轴与外壳的外端和内端；所述中轴为定子轴，设有轴向的进气道、出气道和穿线孔，进气道的外端连接有风机；所述硅钢片和线圈通过线圈骨架固定在定子轴上；所述磁钢装于与硅钢片及线圈相对的外壳内壁上；所述线圈骨架、硅钢片和线圈与外壳之间形成风道；所述进气道的内端通过进气通道与风道的一端相连，出气道的内端通过出气通道与风道的另一端相连。
9.本发明的技术解决方案中所述的派克箱上盖上设有分别与各电芯室对应的注液口和防爆阀、正负极柱；所述的正负极柱为成对的正负极柱组，各正负极柱分别与其对应的电芯室内的电池芯电连接；所述正负极柱与派克箱上盖之间采用双层密封垫及压紧螺母绝缘密封；所述的派克箱上盖与箱体及密封隔板之间通过密封螺栓固定连接；所述的电芯室底部设有电芯底座，该电芯底座为呈蜂窝式排列、且与电池芯外形配合的安装固定槽；所述的注液口和防爆阀为带注液口的防爆阀；所述的派克箱上盖、箱体和密封隔板的材质为碳纤维；所述派克箱上盖、箱体和密封隔板的内壁设有pp或pe膜；所述的安装固定槽为方形或圆柱形凹槽；所述的各电池芯之间绝缘压实装于电芯室内；所述的派克箱为整体密封式派克箱。
10.本发明的技术解决方案中所述的绝缘体和电机支架上设有配合的右限位、左限位；所述的碳刷是通过碳刷压簧固定在碳刷绝缘骨架上；所述的电机安装在电机支架的中心；所述的电机为12v电机；所述的正负极连接条呈轴向设置，且其两端分别与碳刷绝缘骨架正、反两面的碳刷对应配合；所述的碳刷绝缘骨架固定在电机支架上；所述的碳刷绝缘骨架的内圆与绝缘体的外圆相配合；所述的绝缘体相对碳刷绝缘骨架旋转至左限位时，正负极连接条与碳刷正对；所述绝缘体相对碳刷绝缘骨架旋转至右限位时，直连接体与碳刷正对。
11.本发明的技术解决方案中所述的外壳包括内侧端盖、外壳主体和外侧端盖，外壳主体和外侧端盖为一体结构的电机外筒端盖；所述电机外筒端盖的外侧端盖部分为整体结构，外侧轴承位于外侧端盖的内侧；所述的进气道为设置在定子轴轴心的圆形通道；所述出气道为设置在圆形通道外侧的环形通道；所述穿线孔与环形通道共用通道；所述的定子轴穿过外壳内端，且进气道端部凸出于出气道端部；所述的外壳外端轴心部位连接有与电动汽车上轮毂钢圈相匹配的连接盘，与外侧端盖为一体结构的外壳主体和轮毂钢圈运转时同时旋转；所述的外壳内端连接有刹车盘；所述伸出外壳内端的定子轴上设有马蹄脚支架；所述马蹄脚支架上设有装有霍尔器件的霍尔盘，外壳内端装有与霍尔器件相对应的霍尔磁钢；所述的内侧端盖中心部位向内凸出，电机外筒端盖的外侧端盖向内凹进；所述的定子轴与马蹄脚支架为椎体配合，并通过紧固螺母锁紧装配；所述的硅钢片为采用模具冲压的硅钢片；所述线圈嵌装于硅钢片的线槽内，线槽采用半槽或全槽；所述的磁钢采用圆弧形磁
钢；所述的硅钢片装于由外壳及两侧压板所形成的槽内。
12.本发明的技术解决方案中所述的第一电池派克箱上分别安装有电机控制器、高压配电盒和整车控制器；所述的电动轿车的电压平台的电压为72v或144v；所述的电池管理系统包括第一电池管理系统和第二电池管理系统，分别安装在第一、第二电池派克箱上。
13.本发明的技术解决方案中所述的轮毂电机旁的马蹄脚支架上安装有右风机、左风机。
14.本发明具有的有益效果是：本发明在原轿车的基础上，撤卸掉原车的发动机、变速箱、油箱、排气管及油管，不改变轿车车身的布局，将电池、电机和电控的电动汽车技术配件安装在轿车车身上，对原车的机身，前、后桥悬挂保持不变，不需要改变车身结构，避免对车身的重复设计，缩短设计周期，降低成本，达到轿车改装电动车无缝对接技术的目的，满足市场需求。
附图说明
15.图1是本发明的结构示意图。
16.图2是本发明的电机结构示意图。
17.图3是本发明的派克箱无密封隔板状态的结构示意图。
18.图4是本发明的无电池芯状态的结构示意图。
19.图5是本发明的电池自动修复平衡装置的主视结构示意图。
20.图6是本发明的电池自动修复平衡装置的侧视结构示意图。
21.附图标记：1. 轿车底盘，2. 第一电池自动修复平衡装置，3. 高压配电盒，4. 第一钢圈，5. 第一轮胎，6. 前桥，7. 整车管理器，8. 电机控制器，9. 第一电池派克箱，10. 第一电池管理系统，11. 方向拉杆，12. 第二电池派克箱，13. 第二电池管理系统，14. 右风机，15. 马蹄脚支架，16. 刹车总成，17. 轮毂电机，18. 后悬架，19. 左风机，20. 第二钢圈，21. 电机锁紧螺母，22. 第二轮胎，23. 第二电池自动修复平衡装置，24. 原油箱位置，25. 电机外筒端盖，26. 风道，27. 线圈，28. 线圈骨架，29. 钢圈紧固螺栓，30. 外侧轴承，31. 钢圈定位，32. 磁钢，33. 进气通道，34. 出气通道，35. 霍尔磁钢，36. 霍尔盘，37. 进气道，38. 进气口，39. 风机，40. 出气口和出线口，41. 紧固螺母，42. 刹车盘，43. 内侧轴承，44. 内侧端盖，45. 定子轴，46. 出气道，47. 硅钢片， 48. 注液口和防爆阀，49. 正负极柱，50. 密封螺栓，51. 电芯连片，52. 电池芯，53. 派克箱上盖，54. 箱体，55. 电芯底座，56. 密封隔板，57. 电芯室，58. 碳刷压簧，59. 负极接线柱，60. 正极接线柱，61. 碳刷绝缘骨架，62. 碳刷，63. 正负极连接条；64. 绝缘体，65. 正极连接体、负极连接体，66. 12v电机支架，67. 12v电机，68. 转动标记，69. 右限位，70. 左限位。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明作进一步详述。
23.如图1所示，本发明一种可采用燃油轿车底盘的电动轿车的一个实施例，包括原轿车车身、轿车底盘1、前桥6、驾驶室、仪表台、前轮、后轮、轮毂电机17、后悬架18、马蹄脚支架15、右风机14、左风机19、高压配电盒3、整车管理器7、电机控制器8、第一电池派克箱9、第二电池派克箱12、第一电池自动修复平衡装置2、第二电池自动修复平衡装置23、高压配电盒
3、第一电池管理系统10和第二电池管理系统13等，电机控制器8和电池管理系统与整车管理器7电连接，轮毂电机17装在前轮和/或后轮上，并与电机控制器8电连接。前轮包括第一钢圈4、第一轮胎5和轮毂，与现有车轮相同。后轮包括第二钢圈20、第二轮胎22、刹车盘、轮毂和轮毂电机17，与刹车装置配套的刹车盘和轮毂加装在轮毂电机17上。在原车后悬架18上卸掉原第一钢圈4、第二钢圈20的左、右马蹄脚支架换上轮毂电机17自带的左马蹄脚支架15、右马蹄脚支架15和刹车盘42，装上原车刹车总成16，所有配件按照原理和电压配置通过导线连接使配件之间形成各自的控制回路和单元，达到电动汽车的可控性。两后轮分别通过左马蹄脚支架15、右马蹄脚支架15及轮毂电机17与后桥的后悬架18联接，不改变原车上的后悬架18完成轮毂电机17的安装和使用。无需重复投资建厂，保留原车生产的冲压、焊接、涂装、总装四大生产工艺。不需要重新进行整车设计，保持了汽车原有的结构和外观。高压配电盒3、电机控制器8和整车控制器7 安装在第一电池派克箱9上方，第一电池自动修复平衡装置2和第一电池管理系统10分别安装在第一电池派克箱9上。第二电池管理系统13和第二电池自动修复平衡装置23安装在第二电池派克箱12上。电机控制器8、第一电池管理系统10和第二电池管理系统13与整车管理器7电连接。电机控制器8与轮毂电机17电连接。电动轿车的电压平台的电压为72v或144v，其中，144v为suv的电压平台，按照电压平台，换掉空调压缩机。
24.轿车底盘1为现有燃油轿车的底盘，发动机及变速箱的安装位置位于两前轮之间，油箱的原油箱位置24位于两后轮之间。第一电池派克箱9安装在原发动机及变速箱的安装位置上，并与电池管理系统电连接，第一电池派克箱9安装位置不得影响方向拉杆11的运行空间，第二电池派克箱12安装在原油箱位置24的安装位置上。
25.后轮通过马蹄脚支架15和轮毂电机17与车桥联接，轮毂电机17上加装有与刹车装置配套的刹车盘42和轮毂。
26.右风机14和左风机19分别通过电机锁紧螺母21安装轮毂电机17旁的左、右马蹄脚支架15支架上。
27.如图2所示，轮毂电机17为低电压大扭矩高效电动汽车专用电机，包括外壳、中轴、外侧轴承30、内侧轴承43、硅钢片47、线圈27、线圈骨架28、磁钢32、风机39、马蹄脚支架15、刹车盘42、霍尔磁钢35和霍尔盘36，其中，中轴为定子轴45，外侧轴承30和内侧轴承43分别连接在定子轴45与外壳的外端和内端，硅钢片47和线圈27通过线圈骨架28固定在定子轴45上，磁钢32装于与硅钢片47和线圈27相对的外壳内壁上。磁钢32采用圆弧形磁钢。
28.外壳包括内侧端盖44、外壳主体和外侧端盖，外壳主体和外侧端盖为一体结构的电机外筒端盖25。电机外筒端盖25的外侧端盖部分为整体结构。内侧端盖44中心部位向内凸出，电机外筒端盖25的外侧端盖向内凹进。电机外筒端盖25的外侧端盖中心内侧为内凹的台阶腔体，外侧轴承30位于内侧腔体内。电机外筒端盖25的外侧端盖凹进的轴心部位设有与电动汽车上轮毂钢圈相匹配的连接盘，与外侧端盖为一体结构的外壳主体和轮毂钢圈运转时同时旋转，内侧端盖44连接有刹车盘42和安装有霍尔磁钢35。连接盘的中心设有钢圈定位31，钢圈定位31周围设有钢圈紧固螺栓29。连接盘与电机外筒端盖25的外侧端盖之间采用螺丝装配。内侧端盖44内侧形成外凸的台阶腔体，外凸的台阶腔体与刹车盘42对应配合。
29.定子轴45设有轴向的进气道37、出气道46和穿线孔。进气道37为设置在定子轴45
轴心的圆形通道，出气道为设置在圆形通道外侧的环形通道，穿线孔与环形通道共用通道，进气道37的外端连接有风机39。定子轴45穿过内侧端盖44，且进气道37端部凸出于出气道端部。进气道37的端部为进气口14，直接与风机15连接。出气道46的端部为出气口和出线口40。伸出外壳内端的定子轴45上设有马蹄脚支架15，定子轴45与马蹄脚支架15为椎体配合，并通过紧固螺母41锁紧装配。马蹄脚支架15上设有装有霍尔器件的霍尔盘36，霍尔器件与霍尔磁钢35对应配合。霍尔盘36设计为四分之一的扇形调节盘，霍尔盘36设计在电机的外部，方便电机的调节和维护。
30.线圈骨架28为阶梯式的连接片，中心部位向内凸出，呈圆形凹槽。硅钢片47和线圈27通过线圈骨架28固定在定子轴45上。磁钢32装于与硅钢片47及线圈27相对的外壳内壁上。线圈骨架28、硅钢片47和线圈27一起与内侧端盖44和电机外筒端盖25之间形成风道26或电机室，硅钢片47及线圈27与磁钢32之间形成线圈室。线圈骨架28外侧的风道26进口端通过进气通道33与进气道37的内端相连，内侧的风道26出口端通过出气通道34与出气道46的内端相连。风从硅钢片47及线圈27与磁钢32之间穿过风道26，将线圈室的热风排除电机室外，起到降温的效果。
31.硅钢片47为采用模具冲压的硅钢片。线圈27嵌装于硅钢片47的线槽内，线槽采用半槽或全槽。硅钢片47装于由外壳及两侧压板所形成的槽内。线圈27的引出线经线圈骨架28与内侧端盖44之间的风道26、出气通道34、出气道46、出气口和出线口40穿出。
32.线圈27采用跨越式单线缠绕法，减少了线损。电机输出扭矩可达1400n.m，具有较高的自动转换功能，可以按车辆运行的需要自动转换扭矩，无需配备变速箱，减少了变速箱传输过程中的机械动力的消耗。提高了电机的功率，降低了成本，使整车吨百公里能耗保持在5度电能水平以内。
33.如图3、图4所示，第一电池派克箱9和第二电池派克箱12均为组合电池芯密封一体式派克箱，包括派克箱和装于派克箱内的电池。派克箱由派克箱上盖53、箱体54和箱体54内的密封隔板56构成，密封隔板56将箱体54分隔成若干电芯室57。电池为电池芯52组，各电池芯52组分别安装于对应的电芯室57中，各组的电池芯52通过电芯连片51并联，各电池芯52之间绝缘压实装于电芯室57内。箱体54各电芯室57内注入有电解液。
34.箱体54为上端开口的矩形箱体，内设密封隔板56，采用模具加工，材质为碳纤维，能承受组合电池芯的强度。箱体54和密封隔板56的内壁设有pp或pe膜，防氢氟酸电解液腐蚀。派克箱上盖53为与箱体54上端开口配合的盖体，材质为碳纤维，派克箱上盖53的内壁设有pp或pe膜，经绝缘和密封处理。派克箱上盖53与箱体54及密封隔板56之间通过密封螺栓50固定连接。派克箱上盖53上设有分别与各电芯室57对应的注液口和防爆阀48、正负极柱49。正负极柱49为成对的正负极柱组，各正负极柱分别与其对应的电芯室57内的电池芯52电连接，正负极柱49与派克箱上盖53之间采用双层密封垫及压紧螺母绝缘密封，派克箱上盖上下垫圈密封，螺母紧固绝缘密封。电芯室57底部设有电芯底座55，该电芯底座55为呈蜂窝式排列、且与电池芯52外形配合的安装固定槽，安装固定槽为方形或圆柱形凹槽。注液口和防爆阀48为带注液口的防爆阀。派克箱上盖53与箱体54及密封隔板56之间通过密封螺栓50固定连接，密封包装组装成密闭的真空派克箱。派克箱为整体密封式派克箱。将派克箱内抽真空注入适量的电解液，并电化学分解分容。将电动汽车所需的电池容量在箱体56并联连接做好绝缘处理。
35.第一电池派克箱9上分别安装有电机控制器8、高压配电盒3和整车控制器7。电动轿车的电压平台的电压为72v或144v。电池管理系统包括第一电池管理系统10和第二电池管理系统13，分别安装在第一、第二电池派克箱9、12上。
36.电池芯组包括两列依次排列的电池芯52，具体数目根据设计的电池容量决定。电池芯52为方形平整叠压或圆柱卷针叠压的电池芯。电池芯52在不增加外壳包装的情况下，将电池芯52的底部安装于电芯底座55内，按所需要求排列组合，且各电池芯55之间，每组并联电池芯为一个单一的个体，个体的单一并联的各电池芯55绝缘压实固定在电芯室57内的电芯底座55上，用电芯连片51并联所需的电池容量，各电芯室57之间绝缘不导通。
37.将烘焙好氮气保护的电池芯52分别安装于电芯室10底部的安装固定槽内，每个电池芯52之间绝缘压实处理固定，用电芯连片51并联所需的电池容量。将派克箱上盖53与箱体54及设密封隔板56密封固定，构成密闭的真空派克箱。电池芯52输出的正负极柱49与派克箱上盖53绝缘密封处理，输出成组的电池正负极极柱49。将电动汽车所需的电池容量在箱体54并联连接做好绝缘处理，将电池串联的正负极极柱49输出箱体54与电池自动修复平衡装置对应电连接。带注液口的防爆阀将派克箱内抽真空注入适量的电解液，并电化学分解分容，完成电池加工的生产工艺。
38.如图5、图6所示，第一、第二电池派克箱9、12分别配装有第一、第二电池自动修复平衡装置2、23。第一、第二电池自动修复平衡装置2、23均包括碳刷绝缘骨架61、碳刷压簧58、碳刷62、正极接线柱60、负极接线柱59、绝缘体64、正极连接体65、负极连接体65、正负极连接条63、12v电机67、12v电机支架66、右限位69和左限位70。碳刷绝缘骨架6为圆环状，固定在12v电机支架66上。碳刷62在碳刷绝缘骨架61的正、反两面沿圆周均匀分布，正面的各碳刷62分别与对应的正极接线柱60连接，反面的各碳刷62分别与对应的负极接线柱59连接。碳刷62是通过碳刷压簧58固定在碳刷绝缘骨架61上。正极接线柱60、负极接线柱59沿碳刷绝缘骨架61圆周上交替分布。正面的各碳刷62分别与对应的正极接线柱60连接，反面的各碳刷62分别与对应的负极接线柱59连接。
39.绝缘体64为圆盘状，绝缘体64的外圆与碳刷绝缘骨架61的内圆相配合。正极连接体65、负极连接体65结构相同，均包括圆环连接体和沿圆周径向、且与碳刷62配合的直连接体，分别固定在绝缘体64的正反两面。每层直连接体的个数与每层碳刷62的个数相同。12v电机67安装在12v电机支架66的中心，绝缘体64的圆盘中心与12v电机67的电机轴连接。12v电机67可带动绝缘体64沿转动标记68相对碳刷绝缘骨架4旋转。正负极连接条63设置在各直连接体之间的绝缘体64上。绝缘体64与电机的转轴连接。正负极连接条63呈轴向设置，且其两端分别与碳刷绝缘骨架61正、反两面的碳刷62对应配合。
40.12v电机67工作时受钥匙控制，按照旋转标记68将绝缘体64旋转至于正负连接条63位置，使车辆运行过程中电池处于串联形式，确保车辆运行电机所需的电压。在车辆停止时，绝缘体64在12v电机67的带动下自动转换到正或负连接体位置的并联状态，达到电池自动平衡的效果。使整车多组电池始终保持在同一电压平台，并分别与第一、第二电池派克箱电连接12、23。12v电机67旋转是分别受右限位69、左限位70控制，自动断电，保证平衡装置的安全性。在车辆运行过程中电池处于串联形式，确保车辆运行电机所需的电压。在车辆停止时，电池自动转换到并联状态，达到电池自动平衡的效果。使整车多组电池始终保持在同一电压平台。第二电池派克箱12和第二电池自动修复平衡装置23与前桥6上安装的第一电
池派克箱9导线串联连接达到轮毂电机所需电压。
41.使用时，将本发明安装在电动汽车的电池箱上，并将电池箱内各电池正或负极接线柱按照电池连接顺序，分别连接在正极连接体65、负极连接体65相对应的正极接线柱60、负极接线柱59上。当车辆运行时，打开钥匙开关，12v电机67通电，带动正极连接体65和负极连接体65旋转至正负连接条63位置，12v电机67通过左限位70断电，使电动汽车的各电池保持在串联的位置，确保电动机所需的电压，电动汽车正常行驶。当车辆停止时，关闭钥匙开关，12v电机67通电，带动正极连接体65和负极连接体65从正负连接条63位置旋转至直连接体位置，12v电机67通过右限位69断电，电池电压自动转换成并联状态，达到电池自动平衡的效果。正极连接体65接电池的正极，负极连接体65接电池的负极，通过碳刷绝缘骨架61上的碳刷62和正极接线柱60及负极接线柱59与正极连接体65、负极连接体65上下对应中间有绝缘体隔开，正负极连接条63上下两层为一体起到正负极连接作用，使电池串联。
42.以上对本发明实施例所提供的一种可采用燃油轿车底盘的电动轿车，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。