新能源概念純電動(dòng)汽車創(chuàng)新技術(shù)。

背景技術(shù)：

汽車自誕生已有一百多年的歷史，汽車對(duì)于人類社會(huì)的文明進(jìn)步產(chǎn)生了積極而深遠(yuǎn)的影響，有力促進(jìn)人類社會(huì)的繁榮發(fā)展，但同時(shí)也衍生了能源危機(jī)、環(huán)境污染等日益嚴(yán)峻的社會(huì)問(wèn)題。新能源純電動(dòng)汽車是世界公認(rèn)的未來(lái)汽車發(fā)展方向，我國(guó)也在積級(jí)地推進(jìn)新能源電動(dòng)汽車國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略，電動(dòng)汽車已經(jīng)成為最炙手可熱的投資項(xiàng)目。目前新能源純電動(dòng)汽車技術(shù)上還沒(méi)有形成實(shí)質(zhì)性突破，新能源純電動(dòng)汽車受續(xù)航里程短、制造成本高等瓶頸性問(wèn)題的束縛，難與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相匹敵，嚴(yán)重制約電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一、機(jī)械能純電動(dòng)汽車總體設(shè)計(jì)方案

技術(shù)創(chuàng)新源自于科技實(shí)踐的不斷探索研究，依據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)不難得出新能源概念純電動(dòng)汽車技術(shù)創(chuàng)新的最佳途徑，其結(jié)論是新能源電動(dòng)汽車不僅僅是動(dòng)力驅(qū)動(dòng)形式的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)變，不應(yīng)是對(duì)傳統(tǒng)汽車可利用系統(tǒng)技術(shù)的全盤(pán)舍棄，而應(yīng)當(dāng)是對(duì)于傳統(tǒng)汽車技術(shù)的傳承創(chuàng)新，要充分依托傳統(tǒng)汽車技術(shù)，并圍繞電動(dòng)汽車自身開(kāi)源和節(jié)流的創(chuàng)新思維，依據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池前沿技術(shù)現(xiàn)狀創(chuàng)新設(shè)計(jì)新能源純電動(dòng)汽車，旨在解決新能源純電動(dòng)汽車行駛里程短、制造成本高等瓶頸問(wèn)題所采用的創(chuàng)新技術(shù)方法。

新能源概念純電動(dòng)汽車核心技術(shù)，利用電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)融合傳統(tǒng)機(jī)械及變速傳動(dòng)等系統(tǒng)技術(shù)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)可發(fā)揮最佳驅(qū)動(dòng)效能的多級(jí)飛輪組儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)，利用其中的初級(jí)和二級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)裝置替換傳統(tǒng)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其動(dòng)力經(jīng)離合器柔性傳遞至變速器，利用變速器的逐級(jí)增速原理實(shí)現(xiàn)重力飛輪的逐級(jí)提速儲(chǔ)能和發(fā)電功能，形成初級(jí)至多級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)形成合力矩做功，并充分利用中高速運(yùn)動(dòng)汽車的空氣阻力直接轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)，最終形成其增強(qiáng)動(dòng)力經(jīng)驅(qū)動(dòng)橋減速驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)做功。以及深度挖掘中高速運(yùn)動(dòng)汽車的自身潛能，利用中高速運(yùn)動(dòng)汽車所蘊(yùn)含的較大動(dòng)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)力的創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)，為提升新能源純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程奠定可靠的物資基礎(chǔ)。

二、機(jī)械能純電動(dòng)汽車基本結(jié)構(gòu)

新能源概念純電動(dòng)汽車總體上沿用傳統(tǒng)汽車除了發(fā)動(dòng)機(jī)以外的可利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用創(chuàng)新設(shè)計(jì)的初級(jí)和二級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)裝置為原動(dòng)機(jī)替換傳統(tǒng)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)；由常規(guī)轉(zhuǎn)速電機(jī)所組成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，則是由初級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)的單級(jí)系統(tǒng)裝置為原動(dòng)機(jī)替換傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)。新能源概念純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車的主要差別是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不同，以及相關(guān)能量存儲(chǔ)、傳遞形式的不同，由此而產(chǎn)生車身結(jié)構(gòu)和附件上的差別。其主體結(jié)構(gòu)是由多級(jí)飛輪組儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)、傳統(tǒng)機(jī)械變速傳動(dòng)、行走等系統(tǒng)、動(dòng)力電池電源系統(tǒng)、發(fā)電勵(lì)磁機(jī)、充電發(fā)電機(jī)、充電管理系統(tǒng)、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和整車控制系統(tǒng)及汽車輔助系統(tǒng)所組成。

三、機(jī)械能純電動(dòng)汽車系統(tǒng)技術(shù)方法

新概念純電動(dòng)汽車的核心創(chuàng)新技術(shù)，主要是在純電動(dòng)汽車動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和汽車潛能開(kāi)發(fā)利用方面的技術(shù)創(chuàng)新。新概念純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新融合傳統(tǒng)機(jī)械及變速傳動(dòng)技術(shù)，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)集成配重飛輪、功能飛輪和重力飛輪所構(gòu)成的多級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)。其中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)按照轉(zhuǎn)速劃分有高速或者常規(guī)轉(zhuǎn)速之分，按照形體劃分有圓柱體傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和新型盤(pán)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩種類型。

新能源概念電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用具有較大過(guò)載能力的調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)，依托傳統(tǒng)動(dòng)力汽車技術(shù)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新概念純電動(dòng)汽車，傳統(tǒng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速和做功機(jī)構(gòu)的質(zhì)量等參數(shù)是其技術(shù)創(chuàng)新所要遵循的樣本，其中的傳統(tǒng)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)做功機(jī)構(gòu)質(zhì)量是指由飛輪、曲軸、連桿活塞及軸承等轉(zhuǎn)動(dòng)做功附件的質(zhì)量之和，是確定新概念電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率及配重飛輪、功能飛輪和重力飛輪質(zhì)量的重要依據(jù)。新能源概念純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)要與傳統(tǒng)汽車如乘用車發(fā)動(dòng)機(jī)5000-8000r/min相同的常規(guī)轉(zhuǎn)速，而商用車的動(dòng)力系統(tǒng)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同樣要遵循3000-5000r/min或是相同類型車轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)質(zhì)量的設(shè)計(jì)原則。

1.初級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)

（1）高速驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成的動(dòng)力系統(tǒng)，是由傳統(tǒng)調(diào)速電機(jī)組合電機(jī)兩側(cè)配重飛輪，并集成散熱風(fēng)扇和驅(qū)動(dòng)帶輪或行星減速器于一體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)裝置；由高速盤(pán)式調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)所構(gòu)成的系統(tǒng)，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)結(jié)構(gòu)上創(chuàng)新設(shè)計(jì)較大直徑扁平結(jié)構(gòu)的盤(pán)式轉(zhuǎn)子并集成配重飛輪的質(zhì)量、散熱風(fēng)扇、驅(qū)動(dòng)帶輪或行星減速器于一體結(jié)構(gòu)的盤(pán)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)。兩種類型驅(qū)動(dòng)電機(jī)所構(gòu)成的動(dòng)力系統(tǒng)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)帶或集成組合行星器以2-3倍或適宜的傳動(dòng)比減速傳遞動(dòng)力，形成與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車乘用車或是商用車排量所對(duì)應(yīng)的常規(guī)轉(zhuǎn)速，驅(qū)動(dòng)二級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)裝置為原動(dòng)機(jī)。原動(dòng)機(jī)系統(tǒng)是由初級(jí)和二級(jí)的兩級(jí)系統(tǒng)所組成。

（2）常規(guī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)，其常規(guī)轉(zhuǎn)速是指依據(jù)傳統(tǒng)動(dòng)力汽車乘用車或是商用車排量所對(duì)應(yīng)的常規(guī)轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)制式驅(qū)動(dòng)電機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可維持定子、轉(zhuǎn)子和散熱風(fēng)扇基本結(jié)構(gòu)不變，設(shè)計(jì)電機(jī)雙側(cè)驅(qū)動(dòng)軸結(jié)構(gòu)；盤(pán)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)盤(pán)式轉(zhuǎn)子并集成配重飛輪較大的形體和質(zhì)量，以及轉(zhuǎn)子中間的散熱、氣動(dòng)增力組件于一體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，盤(pán)式電機(jī)外形可與風(fēng)扇飛輪的大小相同，兩種類型驅(qū)動(dòng)電機(jī)的一側(cè)驅(qū)動(dòng)軸直接與二級(jí)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)前端的風(fēng)扇飛輪駁接，另一側(cè)的與飛輪盤(pán)相連接并與相關(guān)附件組合裝置為原動(dòng)機(jī)。常規(guī)轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)的原動(dòng)機(jī)系統(tǒng)是由初級(jí)的單級(jí)系統(tǒng)所組成。初級(jí)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)配重飛輪、盤(pán)式轉(zhuǎn)子主要通過(guò)適當(dāng)增加轉(zhuǎn)子輪緣寬度而不是利用轉(zhuǎn)子的輪緣厚度來(lái)實(shí)現(xiàn)其增重的質(zhì)量，確保其質(zhì)量集中在轉(zhuǎn)子輪緣分布。初級(jí)和二級(jí)系統(tǒng)中的構(gòu)件創(chuàng)新設(shè)計(jì)，目的是更好地平衡動(dòng)力與受力、散熱流通、氣動(dòng)增力等綜合作用，完善驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能。

對(duì)于傳統(tǒng)高速電機(jī)構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中的配重飛輪單個(gè)質(zhì)量為轉(zhuǎn)子質(zhì)量的0.5倍左右，外形大小為傳統(tǒng)電機(jī)的1.5倍為宜。高速盤(pán)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子質(zhì)量為傳統(tǒng)電機(jī)的0.5-1倍為宜，外徑為傳統(tǒng)電機(jī)的2倍左右為宜。常規(guī)轉(zhuǎn)速盤(pán)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)外形大小，要利用動(dòng)力系統(tǒng)空間設(shè)計(jì)與風(fēng)扇飛輪大小相同規(guī)格，其轉(zhuǎn)子質(zhì)量為傳統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的3-5倍為宜，盤(pán)式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)外部為鐵芯和導(dǎo)線，其內(nèi)部采用輕量化的鋁合金、碳纖維、樹(shù)脂等材料制作的風(fēng)扇結(jié)構(gòu)的盤(pán)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

新概念純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型選擇及功率大小的確定，由于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)的快速發(fā)展，驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型種類齊全，功率從個(gè)位、十位到百位功率以上較為寬泛區(qū)間的驅(qū)動(dòng)電機(jī)可供選擇，從適宜純電動(dòng)汽車高可靠性及綜合效能要求，變頻交流感應(yīng)電機(jī)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)和直流永磁電機(jī)類型的調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)是最為理想的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。具體可依據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及整車動(dòng)力實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)試結(jié)果，確定驅(qū)動(dòng)電機(jī)的適配類型及功率。

2.第二級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)

創(chuàng)新融合航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，把汽車空氣阻力直接轉(zhuǎn)化為汽車動(dòng)力的創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)。二級(jí)飛輪系統(tǒng)裝置是由風(fēng)扇和飛輪的輪緣集成一體結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)增力風(fēng)扇飛輪同軸直連飛輪盤(pán)，中間附加驅(qū)動(dòng)帶輪或驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整流、導(dǎo)流和排氣渦扇所組成。其中風(fēng)扇飛輪的配重輪緣可設(shè)計(jì)為空腔化鉛封裝的復(fù)合結(jié)構(gòu)，以確保主要質(zhì)量集中在飛輪的輪緣，以及在其前后端可增加充分利用氣動(dòng)力的多級(jí)渦扇，從而形成最佳的氣動(dòng)增力效果。飛輪盤(pán)如果沒(méi)有起動(dòng)功能可設(shè)計(jì)無(wú)齒圈的標(biāo)準(zhǔn)飛輪。

二級(jí)飛輪系統(tǒng)的氣動(dòng)增力風(fēng)扇飛輪裝置，亦可創(chuàng)新設(shè)計(jì)為氣動(dòng)增力的風(fēng)扇飛輪集成結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子的盤(pán)式變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同軸直連飛輪盤(pán)或重力飛輪，中間附加驅(qū)動(dòng)帶輪或驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整流、導(dǎo)流和排氣渦扇等附件，或增加起動(dòng)電機(jī)所組成，并與離合器壓盤(pán)相連接。創(chuàng)新設(shè)計(jì)的氣動(dòng)增力盤(pán)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)不宜采用永磁類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，因?yàn)闆](méi)有電磁阻力可方便靈活切換氣動(dòng)或是電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，不影響直接把空氣阻力轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力的增力作用。風(fēng)扇飛輪或盤(pán)式變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)可采用獨(dú)立斷開(kāi)式結(jié)構(gòu)，利用電磁、機(jī)械離合器，或是壓簧伸縮控制摩擦棘輪機(jī)構(gòu)的自主控制結(jié)合方式接合傳遞動(dòng)力，不會(huì)影響汽車的驅(qū)動(dòng)性能，方便適時(shí)控制風(fēng)扇飛輪直接把空氣阻力轉(zhuǎn)化為汽車動(dòng)力，以適應(yīng)電動(dòng)汽車動(dòng)力變化需求，控制單機(jī)或是雙機(jī)驅(qū)動(dòng)與氣動(dòng)增力合力驅(qū)動(dòng)模式的切換。

新概念純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是由單級(jí)或是雙級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)裝置所組成，由其驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)控制其驅(qū)動(dòng)模式的相互切換，主要是為了滿足汽車起步、極限加速、爬坡，以及勻速運(yùn)動(dòng)對(duì)于電動(dòng)汽車動(dòng)力區(qū)間變化大的需求，同時(shí)也是為了滿足純電動(dòng)汽車功能差異和多樣化的設(shè)計(jì)需求。由初級(jí)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)和風(fēng)扇飛輪轉(zhuǎn)子盤(pán)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)，雙機(jī)合力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的起步及極限加速；而由單機(jī)的初級(jí)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車的低速運(yùn)行，初級(jí)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)單機(jī)和風(fēng)扇飛輪轉(zhuǎn)子氣動(dòng)增力的合力驅(qū)動(dòng)常態(tài)化電動(dòng)汽車勻速行駛；而由重力飛輪構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，要充分利用傳統(tǒng)動(dòng)力汽車的起動(dòng)技術(shù)，并對(duì)起動(dòng)電機(jī)減速比進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，目的是利用其強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力，而構(gòu)成重力飛輪的系統(tǒng)其阻力要比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)要小得多，利用其超強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力在瞬間獲得相對(duì)較高的起動(dòng)轉(zhuǎn)速，然后再切換其它驅(qū)動(dòng)模式。

二級(jí)系統(tǒng)配置的飛輪盤(pán)可直接利用傳統(tǒng)動(dòng)力汽車相同質(zhì)量的飛輪，風(fēng)扇飛輪的配重可依據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)選擇適宜的配重質(zhì)量。二級(jí)系統(tǒng)配置重力飛輪的系統(tǒng)其創(chuàng)新設(shè)計(jì)可充分利用其空間，設(shè)計(jì)較大直徑和質(zhì)量的重力飛輪，由高速驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成的系統(tǒng)重力飛輪質(zhì)量為傳統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的3-5倍為宜，而由常規(guī)轉(zhuǎn)速電機(jī)所構(gòu)成的系統(tǒng)重力飛輪質(zhì)量為傳統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的3倍為宜，最佳的重力飛輪質(zhì)量可由動(dòng)力實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試確定。系統(tǒng)中的風(fēng)扇飛輪、風(fēng)扇飛輪轉(zhuǎn)子、重力飛輪的質(zhì)量要通過(guò)增加適度的輪寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中的重力飛輪的輪緣可設(shè)計(jì)成空腔化鉛封裝，目的是確保其質(zhì)量分布在飛輪的輪緣，便于形成最佳的力學(xué)效能。重力飛輪集成與離合器壓盤(pán)的駁接口，以及輔助起動(dòng)電機(jī)的齒輪盤(pán)結(jié)構(gòu)。

二級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)的風(fēng)扇飛輪要有適當(dāng)結(jié)構(gòu)的涵道及附件的配合，才能發(fā)揮把空氣阻力直接轉(zhuǎn)化為汽車動(dòng)力的最佳效果。所以其車頭設(shè)計(jì)要充分利用其寬度和高度，設(shè)計(jì)最大尺寸的迎集束空氣的涵道進(jìn)氣口，設(shè)計(jì)利用重力垂落疏密得當(dāng)?shù)陌偃~窗，以及能夠阻擋昆蟲(chóng)等物，并有利空氣流動(dòng)結(jié)構(gòu)的適合材料格柵網(wǎng)，利用氣流控制其自動(dòng)開(kāi)啟。整個(gè)初級(jí)和二級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)裝置安裝在汽車頭部的迎風(fēng)集束進(jìn)氣口相連的涵道內(nèi)，涵道末端設(shè)計(jì)成渦輪外殼排風(fēng)口，與離合器總成外殼相聯(lián)成一體的半封閉結(jié)構(gòu)?？諝庾枇饬鹘?jīng)過(guò)集束和整流作用后，增強(qiáng)氣流沖擊驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功，并經(jīng)導(dǎo)流、排風(fēng)渦扇由涵道未端底部開(kāi)口順暢排出。

3.第三級(jí)重力飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新技術(shù)

利用傳動(dòng)軸與重力飛輪集成結(jié)構(gòu)，并利用重力飛輪加裝無(wú)鐵芯盤(pán)式永磁發(fā)電機(jī)集成一體結(jié)構(gòu)裝置，組成儲(chǔ)能和發(fā)電勵(lì)磁機(jī)的多功能機(jī)電系統(tǒng)裝置。亦可，直接利用傳動(dòng)軸集成重力飛輪和多極勵(lì)磁轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)的復(fù)合機(jī)構(gòu)，或是永磁轉(zhuǎn)子無(wú)鐵芯定子的充電發(fā)電機(jī)裝置。乘用車類型的系統(tǒng)，其中的重力飛輪的質(zhì)量可依照相對(duì)應(yīng)排量傳統(tǒng)汽車轉(zhuǎn)動(dòng)做功機(jī)構(gòu)質(zhì)量的3-5倍，甚至是更高倍比的質(zhì)量，實(shí)際重力飛輪的質(zhì)量可依據(jù)動(dòng)力實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)試選擇最佳的參數(shù)數(shù)值。商用車可采用5－10倍的重力飛輪質(zhì)量，對(duì)于載重汽車可設(shè)計(jì)第四級(jí)重力飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，可與末端傳動(dòng)軸、行星減速器和重力飛輪集成結(jié)構(gòu)裝置，并與主減速器構(gòu)成二級(jí)減速驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)裝置。

三級(jí)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的重力飛輪創(chuàng)新設(shè)計(jì)亦可采用與離合器集成結(jié)構(gòu)裝置，主要是利用離合器與變速器較大直徑的外殼空間，創(chuàng)新設(shè)計(jì)較大直徑和質(zhì)量的重力飛輪和變速器集成一體結(jié)構(gòu)裝置，其重力飛輪亦可創(chuàng)新設(shè)計(jì)為外轉(zhuǎn)子永磁重力飛輪轉(zhuǎn)子，內(nèi)置發(fā)電機(jī)無(wú)鐵芯定子結(jié)構(gòu)的永磁發(fā)電勵(lì)磁機(jī)，或是創(chuàng)新設(shè)計(jì)集成永磁轉(zhuǎn)子的無(wú)鐵芯發(fā)電機(jī)。與利用傳動(dòng)軸集成的重力飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)相比，其設(shè)計(jì)有更高的集成度，方便簡(jiǎn)化系統(tǒng)安裝，從而能夠形成更佳的驅(qū)動(dòng)做功效果。此類的重力飛輪儲(chǔ)能機(jī)電裝置與離合器集成系統(tǒng)更適合前輪驅(qū)動(dòng)形式的電動(dòng)汽車，此種重力飛輪與變速器集成創(chuàng)新設(shè)計(jì)不適合常見(jiàn)的機(jī)械式離合器，受限于一種動(dòng)力自然斷開(kāi)式的離合器，如液力變扭器和自主接合類型的電磁離合器。

三級(jí)系統(tǒng)其中的永磁無(wú)鐵芯發(fā)電機(jī)為充電發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電源，以及為低壓起動(dòng)機(jī)的電源充電電源。而針對(duì)商用載重車可運(yùn)用傳動(dòng)軸、重力飛輪、永磁發(fā)電勵(lì)磁機(jī)和行星減速器整合一體集成結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，與末端傳動(dòng)軸錐形齒輪組成二級(jí)減速器，可有效優(yōu)化主減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。重力飛輪設(shè)計(jì)針對(duì)高度空間小、長(zhǎng)度空間大的特點(diǎn)，鑄造或沖壓成型相對(duì)較長(zhǎng)有空腔的飛輪化鉛封裝重力飛輪，確保飛輪的絕大部分質(zhì)量集中在飛輪的輪緣。利用變速器的低速大扭矩起動(dòng)重力飛輪，再利用變速器的逐級(jí)增速原理實(shí)現(xiàn)重力飛輪的逐級(jí)提速儲(chǔ)能并發(fā)電，運(yùn)用單級(jí)或二級(jí)離合器的協(xié)同控制同步分離或接合動(dòng)力，以便特殊情況下的緊急制動(dòng)分離動(dòng)力，利用初級(jí)和二級(jí)離合器有先后順序的時(shí)間差接合動(dòng)力，利用換檔變速的瞬間實(shí)現(xiàn)重力飛輪的起動(dòng)和加速，其作用是利用多級(jí)飛輪的聯(lián)合儲(chǔ)能增加扭矩，提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力性能，有效抵沖發(fā)電勵(lì)磁機(jī)、充電發(fā)電機(jī)做功所增加的汽車做功阻力。

4.第四級(jí)車輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)

汽車自重及乘員或載重的整體質(zhì)量依附在汽車車輪之上，這是汽車所固有的自然形態(tài)，其重力在客觀上存在輪軸的輪上施力做功的杠桿效應(yīng)。中高速運(yùn)動(dòng)的汽車在客觀上存在尚未得到開(kāi)發(fā)利用的較大潛能，而這往往又是容易被我們所忽視的客觀存在，這是因?yàn)槠囐|(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度都是已知量，那么依據(jù)數(shù)學(xué)推理是不難得到客觀的結(jié)果。依附在車輪之上的第四級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)，其本身雖然不是什么刻意的創(chuàng)新技術(shù)，卻可產(chǎn)生意義非凡的開(kāi)發(fā)利用汽車所蘊(yùn)含潛能的創(chuàng)新應(yīng)用技術(shù)。

乘用車可直接利用驅(qū)動(dòng)前橋或者后橋裸露的兩側(cè)半軸，安裝有離合或是差速功能的棘輪機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)皮帶輪,或者是利用盤(pán)式制動(dòng)器或是車輪與鼓式制動(dòng)器內(nèi)相連的半軸安裝驅(qū)動(dòng)帶輪，通過(guò)帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。亦可，直接利用安裝前驅(qū)動(dòng)或后驅(qū)動(dòng)橋式發(fā)電機(jī)，利用離合器或是差速功能的棘輪機(jī)構(gòu)的雙側(cè)半軸直驅(qū)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。而商用載重車可利用主車或掛車加裝從動(dòng)式單輪驅(qū)動(dòng)副橋，安裝直驅(qū)充電發(fā)電機(jī)，也可以加裝液壓懸掛裝置依據(jù)汽車速度及充電需求控制其升降，可以減少汽車阻力和輪胎磨損，利用車輪驅(qū)動(dòng)充電發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)做功。

汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)換充電發(fā)電機(jī)的創(chuàng)新設(shè)計(jì)主要是依據(jù)汽車底盤(pán)高度空間有限，而其寬度空間較長(zhǎng)的特點(diǎn)，并針對(duì)汽車發(fā)電機(jī)要求高效能和高可靠性的特點(diǎn)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)適用的多級(jí)勵(lì)磁長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)；亦可創(chuàng)新設(shè)計(jì)集成度更高，直接利用雙側(cè)半軸設(shè)計(jì)勵(lì)磁轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)，并與主減速器、差速器集成一體的驅(qū)動(dòng)橋式或輪轂發(fā)電機(jī)；或是創(chuàng)新設(shè)計(jì)長(zhǎng)軸的永磁轉(zhuǎn)子的無(wú)鐵芯發(fā)電機(jī)，直接利用汽車較大推力以及汽車驅(qū)動(dòng)的合力驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)做功，發(fā)電機(jī)功率可依據(jù)動(dòng)力需求，以及動(dòng)力實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的測(cè)試選擇適配功率的充電發(fā)電機(jī)。

四、機(jī)械能純電動(dòng)汽車技術(shù)原理

新能源概念純電動(dòng)汽車?yán)谜{(diào)速驅(qū)動(dòng)電機(jī)無(wú)極變速起動(dòng)、加速平滑、轉(zhuǎn)矩大耗能低的良好性能驅(qū)動(dòng)配重飛輪，直接減速驅(qū)動(dòng)二級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)做功，再利用變速器的逐級(jí)增速原理實(shí)現(xiàn)重力飛輪的逐級(jí)提速儲(chǔ)能和發(fā)電功能，初級(jí)至多級(jí)飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)裝置形成合力，并在汽車運(yùn)動(dòng)一定速度時(shí)起動(dòng)風(fēng)扇飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)做功，最終形成整體系統(tǒng)的最大合力做功態(tài)勢(shì)?？梢猿浞痔嵘?qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)效能，并有效減少驅(qū)動(dòng)電機(jī)的耗能，其輸出動(dòng)力再經(jīng)驅(qū)動(dòng)橋主減速器驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)做功。

汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)的空氣阻力和動(dòng)能是始終如影隨形，客觀上有較大的能量沒(méi)有得到開(kāi)發(fā)利用而白白浪費(fèi)。新能源概念純電動(dòng)汽車的最大創(chuàng)新亮點(diǎn)之一，創(chuàng)新融合航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)利用風(fēng)扇飛輪把車頭部的空氣阻力直接轉(zhuǎn)化為汽車動(dòng)力；二是利用汽車中高速運(yùn)動(dòng)所形成的較大推力驅(qū)動(dòng)較大功率的發(fā)電機(jī)做功，依據(jù)車速狀況適時(shí)選擇靈活的充電方式為汽車動(dòng)力電池充電，有效提升新概念純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。

五、機(jī)械能純電動(dòng)汽車電源及控制等輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

新能源概念純電動(dòng)汽車是依托傳統(tǒng)汽車的技術(shù)創(chuàng)新，基本上保持傳統(tǒng)汽車的車體和外形的基本結(jié)構(gòu)，沿用傳統(tǒng)動(dòng)力汽車變速傳動(dòng)系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)等系統(tǒng)，以及除了傳統(tǒng)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)之外

的可利用系統(tǒng)，兩者之間最大區(qū)別是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)不同。新概念純電動(dòng)汽車非常獨(dú)到的創(chuàng)新技術(shù)

是汽車自重和乘員或載重不再是附庸和累贅，而是開(kāi)發(fā)利用汽車自身潛能的一部分，所以新概念電動(dòng)汽車創(chuàng)新設(shè)計(jì)不必考慮輕量化設(shè)計(jì)方案，有利于選擇物美價(jià)廉的適宜材料，從而有效降低新概念純電動(dòng)汽車制造成本。

新能源概念電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車相比其最大不同點(diǎn)是動(dòng)力電池和整車系統(tǒng)的控制系統(tǒng)裝置，以及能量傳遞、信息傳輸和管理控制的總體布線網(wǎng)絡(luò)。與此相關(guān)的底盤(pán)和車身結(jié)構(gòu)上的一些差別，在汽車的適當(dāng)車底部預(yù)留出傳動(dòng)系統(tǒng)的空間，利用底盤(pán)車架設(shè)計(jì)安裝動(dòng)力電池的一體結(jié)構(gòu)。亦可，利用汽車坐墊、靠背的內(nèi)部和底部空間增加動(dòng)力電源的安裝。目前動(dòng)力電池技術(shù)的快速發(fā)展電池容量也得到顯著提升，乘用電動(dòng)車動(dòng)力電池容量已經(jīng)將近100kwh，已經(jīng)基本解決純電動(dòng)汽車動(dòng)力電源問(wèn)題，但是過(guò)高的電池容量剛性需求也是電動(dòng)汽車成本居高不下的主要原因。

新概念純電動(dòng)汽車其節(jié)流和開(kāi)源技術(shù)的開(kāi)創(chuàng)性應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了純電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展的一次飛躍。要充分利用好其創(chuàng)新開(kāi)源技術(shù)建立一套科學(xué)管控系統(tǒng)，依據(jù)汽車速度變化區(qū)間大的特點(diǎn)設(shè)計(jì)寬幅動(dòng)態(tài)的發(fā)電機(jī)調(diào)壓、穩(wěn)壓的電子管控系統(tǒng)，依據(jù)汽車行駛速度控制發(fā)電機(jī)的充電模式合理開(kāi)發(fā)利用汽車潛能。并確立低壓和中高壓兩套電源及充電系統(tǒng)，三級(jí)重力飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)可以為充電發(fā)電機(jī)提供勵(lì)磁電源及低壓起動(dòng)機(jī)電源提供充電。低壓電源系統(tǒng)可采用常規(guī)的鉛酸蓄電池，中高壓電源系統(tǒng)則采用蓄能比較高的動(dòng)力電池。

新概念純電動(dòng)汽車要結(jié)合運(yùn)用動(dòng)力電池前沿高新技術(shù)，選擇高低溫性能好，充電快速度，充放電能量轉(zhuǎn)化效能高，安全性能好，循環(huán)充放電壽命長(zhǎng)的動(dòng)力電池，并確立利用動(dòng)力電池與超級(jí)電容器互補(bǔ)的復(fù)合電源系統(tǒng)技術(shù)。新能源概念純電動(dòng)汽車開(kāi)源和節(jié)流核心創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用，將會(huì)有效降低新概念純電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池容量的過(guò)分依賴。根據(jù)新概念純電動(dòng)汽車的檔次及車型設(shè)計(jì)，選擇適中的動(dòng)力電池容量可有效控制電動(dòng)汽車的制造成本。

具體實(shí)施方式

依托傳統(tǒng)動(dòng)力汽車技術(shù)以及目前驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力電池技術(shù)的現(xiàn)狀創(chuàng)新設(shè)計(jì)的新能源概念純電動(dòng)汽車，主要圍繞開(kāi)源和節(jié)流的創(chuàng)新思維首創(chuàng)了三大核心技術(shù)，一是旨在提高動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效能的多極飛輪儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)；二是創(chuàng)新融合航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)直接把汽車空氣阻力直接轉(zhuǎn)化為汽車動(dòng)力的技術(shù)；三是深度挖掘汽車運(yùn)動(dòng)所蘊(yùn)含能量轉(zhuǎn)化為汽車的動(dòng)力創(chuàng)新技術(shù)。所涉及技術(shù)均來(lái)源現(xiàn)有應(yīng)用技術(shù)，是公知公用的簡(jiǎn)單組合技術(shù)創(chuàng)新，新能源概念電動(dòng)汽車所具有的超強(qiáng)續(xù)航能力，與傳統(tǒng)動(dòng)力汽車和其它類型電動(dòng)汽車相比具有全方位的優(yōu)勢(shì)，其技術(shù)推廣及實(shí)施不存在任何障礙。

新能源概念純電動(dòng)汽車即不同于傳統(tǒng)汽車技術(shù)，又與現(xiàn)行主流純電動(dòng)汽車技術(shù)有著很大的差別，與傳統(tǒng)汽車的關(guān)聯(lián)度較高，完全可以依托傳統(tǒng)汽車成熟的技術(shù)及完整的產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模，并在較短時(shí)間形成產(chǎn)業(yè)化規(guī)?？焖侔l(fā)展。新能源概念純電動(dòng)汽車創(chuàng)新技術(shù)畢竟是首創(chuàng)尚沒(méi)有得到實(shí)際應(yīng)用驗(yàn)證的技術(shù)，其中的任何單一技術(shù)均是成熟的，但是其相互的技術(shù)融合是否存在沖突和矛盾，都有待于實(shí)際測(cè)試的反復(fù)驗(yàn)證，并在反復(fù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試中不斷完善，新概念純電動(dòng)汽車整體技術(shù)才能不斷趨于成熟。

因此，要建立一套新能源概念純電動(dòng)汽車性能量化對(duì)比實(shí)驗(yàn)分析測(cè)試平臺(tái)，依托傳統(tǒng)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)做功機(jī)構(gòu)質(zhì)量和轉(zhuǎn)速等相關(guān)的動(dòng)力參數(shù)，首先是對(duì)驅(qū)動(dòng)多級(jí)飛輪組儲(chǔ)能機(jī)電系統(tǒng)裝置中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電勵(lì)磁機(jī)和充電發(fā)電機(jī)的功率匹配和性能進(jìn)行適應(yīng)性的測(cè)試，依據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果優(yōu)選確定何種類型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)及適配的功率。其次，是對(duì)初級(jí)系統(tǒng)的配重飛輪質(zhì)量，二級(jí)系統(tǒng)的風(fēng)扇飛輪的配重，飛輪盤(pán)的質(zhì)量或者是重力飛輪的質(zhì)量，三級(jí)系統(tǒng)的重力飛輪的質(zhì)量，以及多級(jí)系統(tǒng)與變速傳動(dòng)、動(dòng)力分離、接合系統(tǒng)技術(shù)融合適應(yīng)問(wèn)題，二級(jí)系統(tǒng)配置重力飛輪的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的輔助起動(dòng)機(jī)減速比確定的測(cè)試等，對(duì)其所有的創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)行單獨(dú)系統(tǒng)或是整體系統(tǒng)組合技術(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并組裝成車上路行駛進(jìn)行綜合性的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，依據(jù)實(shí)際測(cè)試結(jié)果確定相關(guān)測(cè)試對(duì)象的理想?yún)?shù)數(shù)值。

目前世界主要汽車生產(chǎn)國(guó)家都在積極推廣電動(dòng)汽車發(fā)展戰(zhàn)略，我國(guó)也把新能源汽車列入優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，我國(guó)市場(chǎng)規(guī)模大發(fā)展新能源汽車優(yōu)勢(shì)明顯，新能源汽車技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家的技術(shù)差距不大，目前國(guó)家正在加快完善電動(dòng)汽車充電樁及配套設(shè)施的建設(shè)，現(xiàn)在是新能源電動(dòng)汽車業(yè)發(fā)展絕佳戰(zhàn)略的機(jī)遇期。新能源概念純電動(dòng)汽車創(chuàng)新技術(shù)恰逢其時(shí)，實(shí)施優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略可以實(shí)現(xiàn)我國(guó)新能源汽車制造業(yè)的彎道超車，新能源電動(dòng)汽車制造業(yè)也必將迎來(lái)全面井噴式的快速發(fā)展時(shí)代。