CN102025171A - 油电混合动力汽车电力供应*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种油电混合动力汽车电力供应***，包括一用于产生直流电压的电池组及逆变电源模块，通过该逆变电源模块将该直流电压转换为油电混合动力汽车驱动电机所需的直流高压，在保证供电应有效果的情况下，本发明可以大大减少电池组电池的数量，降低成本与产品的重量，同时由于电池数量的减少，本发明减少了电池之间的连接，减少了不可靠因素，使得连接更可靠，工序操作也相对简单。

Description

油电混合动力汽车电力供应***
技术领域
本发明关于一种电力供应***，特别是关于一种用于油电混合动力汽车的电力供应***。
背景技术
城市行车时，由于红灯和交通拥挤，走走停停的工况使用内燃机的机车大约有30％的能量在制动的时候转换为热量消失在环境中，而一方面能源成本日渐增长，另一方面环境保护呼声节节高涨，故把浪费的能量存储起来势在必行，油电混合动力车正是利用增加能量存储***的方式回收制动能量，同时能在爬坡或加速的时候辅助内燃机驱动。
HEV(Hybrid-Electric Vehicel)-混合动力装置。混合动力型汽车以引擎和电动机驱动车轮行驶。汽车内装有驱动电动机的电源的驱动电池。此驱动电池由发电机进行充电。发电机则由引擎驱动，或者作为制动再生作用，由汽车刹车时的惯性来驱动。混合动力型汽车优点在于车辆启动停止时，只靠发电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。
对于油电混合动力型汽车所需的电源装置，目前市场上有的类似产品是将磷酸铁锂电池串联而成，以达到油电混合动力型汽车要求的电压，但目前却普遍存在以下三个问题：一、磷酸铁锂电池的成本高且很重，例如，现在的320v***需要电池多达100节；二、由于所需磷酸铁锂电池太多，亏电时充电时间长；三、组装时过于繁琐，连接的数量多，存在的不安全因素多，可靠性存在隐患，生产过程品质难以控制。
综上所述，可知先前技术采用磷酸铁锂电池的油电混合动力汽车电力供应***由于所需电池过多，存在亏电时充电时间长、组装繁琐、成本高且重以及由于连接数量多容易造成安全隐患等问题因此实有必要提出改进的技术手段，来解决此一问题。
发明内容
为克服上述现有技术的种种缺点，本发明的主要目的在于提供一种油电混合动力汽车电力供应***，以利用逆变原理在保证供电效果的情况下减少电池的数量，从而达到降低成本、减少亏电时充电时间，简化工序操作，提高生产品质的目的。
为达上述及其它目的，本发明一种油电混合动力汽车电力供应***，包含：
电池组，用于产生一直流电压；
逆变电源模块，输入端连接于该电池组，输出端连接该油电混合动力汽车的直流电机，用于将该直流电压转换为所需的直流高压，该所需的直流高压至少能驱动该直流电机。
该逆变电源模块至少包括：
稳压模块，连接于该电池组的正极，用于对该直流电压进行稳压以提供一稳定的直流低压；
高频振荡电路，其一端连接于该稳压模块，由该直流低压供电，用于输出高频小信号，另一端连接于高频功率放大电路；
高频功率放大电路，接收该高频小信号进行放大，并产生高功率的高频信号；
高频变压器，接收该高功率的高频信号并对其进行升压成一高压；
整流电路，跨接于该高频变压器的次级，其输出端连接该油电混合动力汽车的直流电机，该整流电路对该高压进行整流后输出该所需的直流高压以驱动该直流电机。
该整流电路为由四整流二极管组成的桥式整流电路。
该逆变电源模块至少还包括：
基准产生电路，其一端连接于该稳压模块，另一端连接于该电池组的负极，用以提供判决电路组参考基准电压；
取样判决电路，包括第一取样电路、第二取样电路以及判决电路组，该第一取样电路连接于该电池组的正负极之间，用于对该电池组的输出电压进行采样，获得第一采样值，并将该第一采样值送至该判决电路组；该第二取样电路与该整流电路的输出端连接，用以对该整流电路输出的该所需的直流高压进行采样，并将采样获得的采样电压送至该判决电路组；
振荡控制电路，与该判决电路组及该高频振荡电路连接，接收判决电路组产生的输出，并控制该高频振荡电路的工作情况。
该基准产生电路包含相互并联的过压保护电路、欠压保护电路、短路保护电路、过流保护电路以及过温保护电路，该过压保护电路由串联的第二电阻及第三电阻组成，用于产生一过压保护基准电压；该欠压保护电路由串连的第四电阻及第五电阻组成，用于产生一欠压保护基准电压；该短路保护电路由串联的第六电阻及第七电阻组成，用于产生一短路保护基准电压；该过流保护电路由串联的第八电阻及第九电阻组成，用于产生一过流保护基准电压；该过温保护电路由串联的第十电阻及第十一电阻成，用于产生一过温保护基准电压。
该第一取样电路由热敏器件与第一电阻串联于该电池组的正负极之间，该热敏器件与该第一电阻组成的分压网络采样获得的该第一采样值随该热敏器件的变化而变化；该第二取样电路包含串联的第十二电阻与第十三电阻构成的分压网络，该分压网络完成对该所需的直流高压采样，获得第二采样值。
该第二取样电路还包括将一第十四电阻串联在该直流电机的接地端，该直流电机工作时在该第十四电阻上产生一第三采样值。
该过压保护基准电压与该第二采样值被送至该判决电路组的第五判决电路进行比较；该欠压保护基准电压与该第二采样值被送至该判决电路组的第四判决电路；进行比较该短路保护基准电压与该第三采样值被送至该判决电路组的第三判决电路进行比较；该过流保护基准电压与该第三采样值被送至该判决电路组的第二判决电路进行比较；该过温保护基准电压与该第一采样值被送至该判决电路组的第一判决电路进行比较。
该稳压模块还包括稳压电路、滤波电路以及浪涌吸收电路。
该电池组包含的电池数量至多不超过32节。
该电池组至少包括两组，该两组之间用断路器连接，用于防止电池被短路后损坏电池。
该电池组共包括32节电池，每组为16节电池，每节电池之间用铜连接片连接，该所需的直流高压为320V的直流高压。
与现有技术相比，本发明一种油电混合动力汽车电力供应***通过采用逆变电源模块将电池组的直流低电压升高到油电混合动力汽车所需要的直流高电压，减少了磷酸铁锂电池的数量，从而起到供电应有的效果，由于本发明电池组采用的数量减少，降低了成本与产品的重量，同时减少了电池之间连接并减少了不可靠因素，使得连接更可靠，工序操作也相对简单；另外，由于电池数量的减少，可以使得亏电时充电的时间减少，通过试验发现本发明在满载工作中的温度只有40度，转换效率高达95％以上，并且本发明通过采用基准产生电路、振荡控制电路以及取样判决电路，使得本发明具有过压保护、欠压保护、过温保护、过载保护以及短路保护的技术功效。
附图说明
图1为本发明油电混合动力汽车电力供应***的简单架构图；
图2为本发明油电混合动力汽车电力供应***的细部电路图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种油电混合动力汽车电力供应***的简单架构图。如图1所示，本发明一种油电混合动力汽车电力供应***包括电池组10以及逆变电源模块11，其中，电池组10包含若干节大容量电池，具体可以为电压为1.5v的磷酸铁锂电池，电池数量最好不超过32节，主要用于储存电能，并在需要时给油电混合动力汽车的电动机供电；逆变电源模组11，与电池组10连接，其输出端接于该油电混合动力汽车的马达(即图1中的直流电机M)，该逆变电源模组11主要用于将该电池组10产生的直流电压转换为直流高压输出，即由该电池组10给该逆变电源模组11供电，将该电池组10产生的直流低压转换成320v直流高电压以驱动该油电混合动力汽车的马达。
图2为本发明一种油电混合动力汽车电力供应***的细部电路图。请参照图2，本发明的逆变电源模块11至少包含稳压模块110、高频振荡电路111、高频功率放大电路112、高频变压器113以及整流电路114。
稳压模块110连接于电池组10的正极，主要用于将电池组10产生的直流电压Vbat进行稳压，以给各个组成部分提供稳定的直流低压，并尽量滤除发动机、电动机等产生的强干扰，稳压模块110可由稳压电路、滤波电路以及浪涌吸收电路组成，其输出为VL，典型值为15v。
高频振荡电路111用于产生本发明逆变电源模块所需的20KHz-1MHz的高频小信号，其与稳压模块110连接，由稳压模块110输出直流低压VL供电，高频振荡电路111的输出被送至高频功率放大电路112，产生高功率的高频信号，推动高频变压器113进行升压工作，经高频变压器113升压后的高频高功率信号被送至由整流电路114，整流电路114为一由四整流二极管组成的桥式整流电路，其跨接于该高频变压器113，具体来说，整流二极管D1阳极与整流二极管D4阴极串接的公共节点连接于该高频变压器113次级的一端，整流二极管D2阳极与整流二极管D3阴极串接的公共节点连接于该高频变压器113次级的另一端，升压后的高频高功率信号经过整流电路116的整流后输出该油电混合动力型汽车所需的直流高压，本发明较佳实施例中该所需的直流高压为320V直流高压，该320V直流高压被送至直流电机M，直流电机M转动，通过机械传动组建驱使油电混合动力型汽车进行动作，在此不予详述。
较佳的，为使本发明一种油电混合动力汽车电力供应***具有过压保护、欠压保护、过温保护、过载保护以及短路保护等功能，请继续参照图2，本发明一种油电混合动力汽车电力供应***的逆变电源模块11还包括基准产生电路115、振荡控制电路116以及取样判决电路。
基准产生电路115用于产生判决电路组的参考基准电压。基准产生电路115包括相互并联的过压保护电路1150、欠压保护电路1151、短路保护电路1152、过流保护电路1153以及过温保护电路1154，并连接于该稳压模块110输出端与电池组10的负极之间。其中过压保护电路1150由串联的第二电阻R2及第三电阻R3组成，用于产生过压保护基准电压REFOV，该过压保护基准电压REFOV被送至判决电路组的第五判决电路U5；欠压保护电路1151由串连的第四电阻R4及第五电阻R5组成，用于产生欠压保护基准电压REFLV，该欠压保护基准电压REFLV被送至判决电路组的第四判决电路U4；短路保护电路1152由串联的第六电阻R6及第七电阻R7组成，用于产生短路保护基准电压REFs，该短路保护基准电压REFs被送至判决电路组的第三判决电路U3；过流保护电路1153由串联的第八电阻R8及第九电阻R9组成，用于产生过流保护基准电压REFI，该过流保护基准电压REFI被送至判决电路组的第二判决电路U2；过温保护电路1154由串联的第十电阻R10及第十一电阻R11组成，用于产生过温保护基准电压REFt，该过温保护基准电压REFt被送至判决电路组的第一判决电路U1。
取样判决电路用于对电池和输出状况进行采样，并和基准电压进行比较。取样判断电路包含第一取样电路、第二取样电路以及判决电路组，其中由热敏器件RT与第一电阻R1串联组成的第一取样电路连接于电池组10的正负极之间，热敏器件RT与第一电阻R1用于检测电池组10的温度，电池温度升高使得RT电阻值上升，RT与第一电阻R1组成的分压网络的采样电压第一采样值Vt随之变化，第一采样值Vt被送至判决电路组的第一判决电路U1，其与过温保护基准电压REFt进行比较，注意热敏器件RT安装时需要充分接近油电混合动力汽车的电池组，且不能被石油发动机等发热部件加热；由串联的第十二电阻R12与第十三电阻R13连接于逆变电源模块11的320v直流高压输出端，其组成的分压网络完成对该320V直流高压输出的采样，获得第二采样值Vv，该第二采样值Vv被送至判决电路组的第四判决电路U4以及第五判决电路U5，该第二采样值Vv分别与过压保护基准电压REFOV以及欠压保护基准电压REFLV进行比较；一小电阻第十四电阻R14串联在直流电机M的接地端，直流电机M工作时在第十四电阻R14上产生一个作为第三采样值的小电压VI，该小电压经过滤波后被送至判决电路组的第二判决电路U2以及第三判决电路U3，与过流保护基准电压REFI以及短路保护基准电压REFs进行比较。
振荡控制电路116接收判决电路组产生的输出，根据其收到的信息控制振荡电路的工作情况，如点亮相关指示灯报警或直接关闭直流逆变电路，以保护本发明油电混合动力汽车电力供应***正常工作。
当然，为保证不同情况下高频振荡电路均可靠工作，该高频振荡电路113还与振荡控制电路112连接，其由稳压模块110输出电压VL供电，并受振荡控制电路116的直接或延时控制。经振荡控制电路116控制后的高频振荡电路111的输出高频小信号被送至高频功率放大电路114，产生高功率的高频信号，推动高频变压器115进行升压工作，升压后的高频高功率信号被送至由整流电路116，经过整流电路116的整流后输出320V直流高压，该320V直流高压被送至直流电机M，直流电机M转动，通过机械传动组建驱使油电混合汽车动作。
本发明较佳实施例中，电池组10共包括32节1.5v的磷酸铁锂电池，其被分为两组，每组有16节大容量电池，电池组10总电压为48V，两组之间用断路器F1连接，电池组总电压为48V，该断路器F1可以用于防止电池被短路后损坏电池。本发明较佳实施例的电池组10的电池之间用铜连接片连接，电池组10与逆变电源模块11之间用导线连接。
本发明的油电混合动力汽车电力供应***通过采用逆变电源模块将电池组的直流低电压升高到汽车所需要的直流高电压，在保证起到供电应有效果的情况下减少了磷酸铁锂电池的数量，由于本发明电池组采用的电池数量明显减少，如，电池由原来的100节减少到32节或16节，减少成本60％以上；电池数量的减少还减少了电池之间连接，同时也减少了不可靠因素，使得连接更可靠；工序操作由原来的100多个步骤减少到20个步骤，操作简单了很多；通过试验发现本发明在满载工作中的温度只有40度，转换效率高达95％以上；而且本发明还采用了基准产生电路、振荡控制电路以及取样判决电路，使得本发明具有过压保护、欠压保护、过温保护、过载保护以及短路保护的技术功效。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (12)

1.一种油电混合动力汽车电力供应***，至少包含：
电池组，用于产生一直流电压；
逆变电源模块，输入端连接于该电池组，输出端连接该油电混合动力汽车的直流电机，用于将该直流电压转换为该油电混合动力汽车所需的直流高压，该所需的直流高压至少能驱动该直流电机。
2.如权利要求1所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该逆变电源模块至少包括：
稳压模块，连接于该电池组的正极，用于对该直流电压进行稳压以提供一稳定的直流低压；
高频振荡电路，其一端连接于该稳压模块，由该直流低压供电，用于输出高频小信号，另一端连接于高频功率放大电路；
高频功率放大电路，接收该高频小信号进行放大，并产生高功率的高频信号；
高频变压器，接收该高功率的高频信号并对其进行升压成一高压；
整流电路，跨接于该高频变压器的次级，其输出端连接该油电混合动力汽车的直流电机，该整流电路对该高压进行整流后输出该所需的直流高压以驱动该直流电机。
3.如权利要求2所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该整流电路为由四整流二极管组成的桥式整流电路。
4.如权利要求3所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该逆变电源模块至少还包括：
基准产生电路，其一端连接于该稳压模块，另一端连接于该电池组的负极，用以提供判决电路组参考基准电压；
取样判决电路，包括第一取样电路、第二取样电路以及判决电路组，该第一取样电路连接于该电池组的正负极之间，用于对该电池组的输出电压进行采样，获得第一采样值，并将该第一采样值送至该判决电路组；该第二取样电路与该整流电路的输出端连接，用以对该整流电路输出的该所需的直流高压进行采样，并将采样获得的采样电压送至该判决电路组；
振荡控制电路，与该判决电路组及该高频振荡电路连接，接收判决电路组产生的输出，并控制该高频振荡电路的工作情况。
5.如权利要求4所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该基准产生电路包含相互并联的过压保护电路、欠压保护电路、短路保护电路、过流保护电路以及过温保护电路，该过压保护电路由串联的第二电阻及第三电阻组成，用于产生一过压保护基准电压；该欠压保护电路由串连的第四电阻及第五电阻组成，用于产生一欠压保护基准电压；该短路保护电路由串联的第六电阻及第七电阻组成，用于产生一短路保护基准电压；该过流保护电路由串联的第八电阻及第九电阻组成，用于产生一过流保护基准电压；该过温保护电路由串联的第十电阻及第十一电阻成，用于产生一过温保护基准电压。
6.如权利要求5所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该第一取样电路由热敏器件与第一电阻串联于该电池组的正负极之间，该热敏器件与该第一电阻组成的分压网络采样获得的该第一采样值随该热敏器件的变化而变化；该第二取样电路包含串联的第十二电阻与第十三电阻构成的分压网络，该分压网络完成对该所需的直流高压采样，获得第二采样值。
7.如权利要求6所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该第二取样电路还包括将一第十四电阻串联在该直流电机的接地端，该直流电机工作时在该第十四电阻上产生一第三采样值。
8.如权利要求7所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该过压保护基准电压与该第二采样值被送至该判决电路组的第五判决电路进行比较；该欠压保护基准电压与该第二采样值被送至该判决电路组的第四判决电路；进行比较该短路保护基准电压与该第三采样值被送至该判决电路组的第三判决电路进行比较；该过流保护基准电压与该第三采样值被送至该判决电路组的第二判决电路进行比较；该过温保护基准电压与该第一采样值被送至该判决电路组的第一判决电路进行比较。
9.如权利要求8所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该稳压模块还包括稳压电路、滤波电路以及浪涌吸收电路。
10.如权利要求9所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该电池组包含的电池数量至多不超过32节。
11.如权利要求10所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该电池组分为两组，该两组之间用断路器连接，用于防止电池被短路后损坏电池。
12.如权利要求11所述的油电混合动力汽车电力供应***，其特征在于，该电池组共包括32节电池，每组为16节电池，每节电池之间用铜连接片连接，该所需的直流高压为320V的直流高压。
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