CN108656967A - 电动汽车的增程***及电动汽车 - Google Patents

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朱伟
陈丽
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金薇
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Abstract

本发明提供了一种电动汽车的增程***及电动汽车，所述***包括：燃料供给装置、发动机、永磁发电机、微处理器MCU、信号采集电路，MCU与燃料供给装置、发动机、永磁发电机、信号采集电路电连接，其中：发动机，用于向所述永磁发电机提供动能；永磁发电机，用于将所述发动机的机械能转换为电能后，传输给电动汽车的驱动电机和/或蓄电池；信号采集电路，用于采集电动汽车和所述增程***的电学参数，并将电学参数发送给MCU，MCU用于根据接收到的所述电学参数生成所述第一控制信号和第二控制信号，以控制永磁发电机向电动汽车提供电能或者停止向电动汽车提供电能。本发明中的***结构简单紧凑，有效地提高了电动汽车的续航能力。

Description

电动汽车的增程***及电动汽车
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体地，涉及电动汽车的增程***及电动汽车。
背景技术
随着汽车行业的不断发展，电动汽车也越来越多的受到人们的青睐，但是纯电动汽车存在着充电时间长，一次充电行使里程短等方面的问题，因此增程式电动汽车以提升行驶里程的优势，成为电动汽车发展的趋势。
增程式电动汽车在纯电动汽车原有的基础上，增设车载供电***，这样，当电池的电量不足时，车载供电***可以向电池进行供电，电池再向增程式电动汽车的驱动***供电，车载供电***也可以直接向驱动***供电，从而可以提升增程式电动汽车的行使里程。
现有的增程式电动汽车中，其车载供电***和驱动***均安装在前舱中，而车载供电***和驱动***均包括多种部件，导致增程式电动汽车的前舱中的部件较多，结构比较复杂。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种电动汽车的增程***及电动汽车。
根据本发明提供的一种电动汽车的增程***，包括：燃料供给装置、发动机、永磁发电机、微处理器MCU、信号采集电路，所述MCU与所述燃料供给装置、发动机、永磁发电机、信号采集电路电连接，其中：
所述燃料供给装置，用于向所述发动机提供燃料；
所述发动机，用于根据所述MCU发送的第一控制信号开启或者停止向所述永磁发电机提供动能，并根据所述MCU发送的第二控制信号调节转速；
所述永磁发电机，用于将所述发动机的机械能转换为满足预设要求的电能后，传输给电动汽车的驱动电机和/或蓄电池；
所述信号采集电路，用于采集电动汽车和所述增程***的电学参数，并将所述电学参数发送给所述MCU，所述电学参数包括：发动机的转速、发动机的缸头温度、永磁发电机的输出电压、电动汽车蓄电池的电压、电动汽车驱动电机的电流；
所述MCU，用于根据接收到的所述电学参数生成所述第一控制信号和第二控制信号，以控制所述永磁发电机向电动汽车提供电能或者停止向电动汽车提供电能。
可选地，所述燃料供给装置包括：燃料罐、燃料罐控制器，其中：
所述燃料罐，用于存储燃料，所述燃料包括：氢、石油、柴油；
所述燃料罐控制器，用于根据所述MCU发送的第一控制信号控制所述燃料罐向所述发动机提供燃料。
可选地，所述发动机上设置有阻风门和节气门，且所述阻风门和节气门分别通过一个步进电机与所述MCU电连接；所述步进电机根据所述MCU发送的第二控制信号调节所述阻风门和节气门的开度，以调节所述发动机的转速。
可选地，还包括：连接所述永磁发电机与电动汽车的驱动电机的第一可控开关，以及连接所述永磁发电机与电动汽车的蓄电池的第二可控开关；
所述MCU通过控制所述第一可控开关处于导通或者截止状态来控制所述永磁发电机是否对所述电动汽车的驱动电机输送电能；
所述MCU通过控制所述第二可控开关处于导通或者截止状态来控制所述永磁发电机是否对所述电动汽车的蓄电池进行充电。
可选地，还包括：RS232总线和CAN总线，所述RS232总线用于建立所述信号采集电路与所述MCU之间的通信连接，所述CAN总线用于建立所述MCU与电动汽车的驱动电机、蓄电池之间的通信连接。
可选地，所述信号采集电路包括：转速采集电路、AD采集电路、温度采集电路，其中：
所述转速采集电路用于采集所述发动机的转速；
所述AD采集电路用于采集永磁发电机的输出电压、电动汽车蓄电池的电压、电动汽车驱动电机的电流；
所述温度采集电路用于采集发动机的缸头温度。
可选地，所述MCU具体用于：
根据所述永磁发电机的输出电压、电动汽车蓄电池的电压、电动汽车驱动电机的电流、发动机的缸头温度中的任一项或多项参数生成所述第二控制信号；其中，所述缸头温度用于区分发动机的启动方式，当发动机冷启动时，根据所述第二控制信号开启阻风门；当发动机热启动时，根据所述第二控制信号关闭阻风门，并在发动机成功启动后，保持阻风门为开启状态。
可选地，所述MCU具体用于：当电动汽车蓄电池的电压低于预设的第一阈值，或者电动汽车驱动电机的电流低于预设的第二阈值时；所述MCU生成所述第一控制信号，并将所述控制信号发送给所述发动机，以开启所述发动机；
当所述发动机处于开启状态，且所述电动汽车蓄电池的电压不低于预设的第一阈值，或者电动汽车驱动电机的电流不低于预设的第二阈值时；所述MCU生成所述第一控制信号，以关闭所述发动机。
可选地，所述MCU采用飞思卡尔的MC9S12G48处理器。
本发明还提供一种电动汽车，包括：如上述的电动汽车的增程***，所述电动汽车的增程***以可拆卸的方式与电动汽车的蓄电池和/或电动汽车的驱动电机电连接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的电动汽车的增程***及电动汽车，所述***包括：燃料供给装置、发动机、永磁发电机、微处理器MCU、信号采集电路，MCU与燃料供给装置、发动机、永磁发电机、信号采集电路电连接，通过MCU用于根据信号采集电路所采集到的电学参数生成所述第一控制信号和第二控制信号，以控制永磁发电机向电动汽车提供电能或者停止向电动汽车提供电能。本发明中的***结构简单紧凑，有效地提高了电动汽车的续航能力，且电动汽车的增程***与电动汽车的蓄电池和/或电动汽车的驱动电机以可拆卸的方式连接，从而可以根据行驶路程灵活设置是否加载电动汽车的增程***。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明提供的电动汽车的增程***的结构框图；
图2为本发明一实施例提供的转速采集电路图；
图3为本发明一实施例提供的AD采集电路图；
图4为本发明一实施例提供的发动机缸头温度电路图；
图5为本发明一实施例提供的步进电机驱动电路图；
图6为发动机转速电池电压、发电电流及功率的关系测试波形图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明提供的电动汽车的增程***的结构框图，如图1所示，所述***包括：燃料供给装置10、发动机20、永磁发电机40、微处理器MCU 30、信号采集电路50，所述MCU 30与所述燃料供给装置10、发动机20、永磁发电机40、信号采集电路50电连接，其中：所述燃料供给装置10，用于向所述发动机提供燃料；所述发动机20，用于根据所述MCU发送的第一控制信号开启或者停止向所述永磁发电机提供动能，并根据所述MCU发送的第二控制信号调节转速；所述永磁发电机40，用于将所述发动机的机械能转换为满足预设要求的电能后，传输给电动汽车的驱动电机和/或蓄电池；所述信号采集电路50，用于采集电动汽车和所述增程***的电学参数，并将所述电学参数发送给所述MCU 30，所述电学参数包括：发动机的转速、发动机的缸头温度、永磁发电机的输出电压、电动汽车蓄电池的电压、电动汽车驱动电机的电流；所述MCU 30，用于根据接收到的所述电学参数生成所述第一控制信号和第二控制信号，以控制所述永磁发电机向电动汽车提供电能或者停止向电动汽车提供电能。
本实施例中，所述燃料供给装置包括：燃料罐、燃料罐控制器，其中：所述燃料罐，用于存储燃料，所述燃料包括：氢、石油、柴油；所述燃料罐控制器，用于根据所述MCU发送的第一控制信号控制所述燃料罐向所述发动机提供燃料。需要说明的是，本实施例不限定燃料的具体类型。
本实施例中，可以在发动机上设置有阻风门和节气门，且所述阻风门和节气门分别通过一个步进电机与所述MCU电连接；所述步进电机根据所述MCU发送的第二控制信号调节所述阻风门和节气门的开度，以调节所述发动机的转速。
其中，所述MCU具体用于：根据所述永磁发电机的输出电压、电动汽车蓄电池的电压、电动汽车驱动电机的电流、发动机的缸头温度中的任一项或多项参数生成所述第二控制信号；其中，所述缸头温度用于区分发动机的启动方式，当发动机冷启动时，根据所述第二控制信号开启阻风门；当发动机热启动时，根据所述第二控制信号关闭阻风门，并在发动机成功启动后，保持阻风门为开启状态。
本实施例中，可以设置连接所述永磁发电机与电动汽车的驱动电机的第一可控开关，以及连接所述永磁发电机与电动汽车的蓄电池的第二可控开关；所述MCU通过控制所述第一可控开关处于导通或者截止状态来控制所述永磁发电机是否对所述电动汽车的驱动电机输送电能；所述MCU通过控制所述第二可控开关处于导通或者截止状态来控制所述永磁发电机是否对所述电动汽车的蓄电池进行充电。
本实施例中，可以通过RS232总线建立所述信号采集电路与所述MCU之间的通信连接，以及通过所述CAN总线用于建立所述MCU与电动汽车的驱动电机、蓄电池之间的通信连接。
本实施例中，所述信号采集电路包括：转速采集电路、AD采集电路、温度采集电路，其中：所述转速采集电路用于采集所述发动机的转速；所述AD采集电路用于采集永磁发电机的输出电压、电动汽车蓄电池的电压、电动汽车驱动电机的电流；所述温度采集电路用于采集发动机的缸头温度。
具体地，图2为本发明一实施例提供的转速采集电路图，图3为本发明一实施例提供的AD采集电路图，图4为本发明一实施例提供的发动机缸头温度电路图，图5为本发明一实施例提供的步进电机驱动电路图。整个控制是个PID控制，首先根据电池电压来计算是否需要调节发动机转速，再通过转速的变化量来计算出节气门的调节方向以及步数；发动机需要增速则增大节气门开度；发动机减速则减小节气门开度。通过步进电机调节。另外，还需要根据电流来限制发电功率。
在一具体的应用场景中，可以在发电机中设置一组小线圈，当发动机带动永磁发电机转动时，会产生低压交流电，经图2所示电路整流整形后会形成矩形波信号，将该矩形波信号发送给MCU；其中，发动机每转一圈产生14个脉冲。转速采集电路中，可以设定电流转移比为100％，则整流峰值电压为19.1V，光耦正向电流为1.55mA。AD采集电路主要由发电机输出电压、电池电压、发电机输出电流、驱动电机电流和发动机缸头温度组成。电路外接pt100,0度时，100.00欧姆，200度时，175.86欧姆，所以200度检出信号为175.86*0.0005＝0.088V；发动机缸头温度电路，作为发动机启动时阻风门的控制依据。如图4所示，在具体电路设计时，可以将电流的满量程设置为30A，输出为4.6V，实际最大工作电流为6.67A(100/150)—8.33A(100/120)，取样电阻为0.005欧姆，取样电压为0.03335V(0.005*6.67)—0.041667V(0.005*8.33)，设计调理电路放大率为：(240+10)/7.5+1＝34.3333。实际工艺调节电位器到6.67A—8.33A时实际输出；图5中的步进电机驱动电路，用了两个步进电机，一个用于控制阻风门，另一个控制节气门。
本实施例中的整个控制是个PID控制，首先根据电池电压来计算是否需要调节发动机转速，再通过转速的变化量来计算出节气门的调节方向以及步数；发动机需要增速则增大节气门开度；发动机减速则减小节气门开度。通过步进电机调节。另外，还需要根据电流来限制发电功率。
本实施例中，当电动汽车蓄电池的电压低于预设的第一阈值，或者电动汽车驱动电机的电流低于预设的第二阈值时；所述MCU生成所述第一控制信号，并将所述控制信号发送给所述发动机，以开启所述发动机。当所述发动机处于开启状态，且所述电动汽车蓄电池的电压不低于预设的第一阈值，或者电动汽车驱动电机的电流不低于预设的第二阈值时；所述MCU生成所述第一控制信号，以关闭所述发动机。
可选地，本实施例中的所述MCU采用飞思卡尔的MC9S12G48处理器。
需要说明的是：本实施例中不限定MCU的具体类型。
本发明还提供一种电动汽车，可以应用上述的电动汽车的增程***，所述电动汽车的增程***以可拆卸的方式与电动汽车的蓄电池和/或电动汽车的驱动电机电连接。
具体地，图6为发动机转速电池电压、发电电流及功率的关系测试波形图；表1为样车测试数据。
表1
时间 发电功率 电池电压 发电电流 发动机转速 目标发电电流
13:06:51 3006.7 63.1 47.65 3446 47.72
13:07:04 3009.3 63.3 47.54 3464 47.57
13:08:00 2998.8 62.5 47.98 3457 48.2
13:09:06 3023.2 63.3 47.76 3473 47.57
13:10:01 3051.5 63.6 47.98 3470 47.13
13:11:01 3009.7 63.9 47.1 3484 46.91
13:12:09 3033.1 65.3 47.98 3474 46.14
13:13:05 3032.8 65.3 47.21 3471 46.14
13:14:00 3059.5 65.5 47.32 3503 45.99
13:15:03 3039.5 65.3 47.22 3511 46.09
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的***及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的***及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的***及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种电动汽车的增程***，其特征在于，包括：燃料供给装置、发动机、永磁发电机、微处理器MCU、信号采集电路，所述MCU与所述燃料供给装置、发动机、永磁发电机、信号采集电路电连接，其中：
所述燃料供给装置，用于向所述发动机提供燃料；
所述发动机，用于根据所述MCU发送的第一控制信号开启或者停止向所述永磁发电机提供动能，并根据所述MCU发送的第二控制信号调节转速；
所述永磁发电机，用于将所述发动机的机械能转换为满足预设要求的电能后，传输给电动汽车的驱动电机和/或蓄电池；
所述信号采集电路，用于采集电动汽车和所述增程***的电学参数，并将所述电学参数发送给所述MCU，所述电学参数包括：发动机的转速、发动机的缸头温度、永磁发电机的输出电压、电动汽车蓄电池的电压、电动汽车驱动电机的电流；
所述MCU，用于根据接收到的所述电学参数生成所述第一控制信号和第二控制信号，以控制所述永磁发电机向电动汽车提供电能或者停止向电动汽车提供电能。
2.根据权利要求1所述的电动汽车的增程***，其特征在于，所述燃料供给装置包括：燃料罐、燃料罐控制器，其中：
所述燃料罐，用于存储燃料，所述燃料包括：氢、石油、柴油；
所述燃料罐控制器，用于根据所述MCU发送的第一控制信号控制所述燃料罐向所述发动机提供燃料。
3.根据权利要求1所述的电动汽车的增程***，其特征在于，所述发动机上设置有阻风门和节气门，且所述阻风门和节气门分别通过一个步进电机与所述MCU电连接；所述步进电机根据所述MCU发送的第二控制信号调节所述阻风门和节气门的开度，以调节所述发动机的转速。
4.根据权利要求1所述的电动汽车的增程***，其特征在于，还包括：连接所述永磁发电机与电动汽车的驱动电机的第一可控开关，以及连接所述永磁发电机与电动汽车的蓄电池的第二可控开关；
所述MCU通过控制所述第一可控开关处于导通或者截止状态来控制所述永磁发电机是否对所述电动汽车的驱动电机输送电能；
所述MCU通过控制所述第二可控开关处于导通或者截止状态来控制所述永磁发电机是否对所述电动汽车的蓄电池进行充电。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的电动汽车的增程***，其特征在于，还包括：RS232总线和CAN总线，所述RS232总线用于建立所述信号采集电路与所述MCU之间的通信连接，所述CAN总线用于建立所述MCU与电动汽车的驱动电机、蓄电池之间的通信连接。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的电动汽车的增程***，其特征在于，所述信号采集电路包括：转速采集电路、AD采集电路、温度采集电路，其中：
所述转速采集电路用于采集所述发动机的转速；
所述AD采集电路用于采集永磁发电机的输出电压、电动汽车蓄电池的电压、电动汽车驱动电机的电流；
所述温度采集电路用于采集发动机的缸头温度。
7.根据权利要求6所述的电动汽车的增程***，其特征在于，所述MCU具体用于：
根据所述永磁发电机的输出电压、电动汽车蓄电池的电压、电动汽车驱动电机的电流、发动机的缸头温度中的任一项或多项参数生成所述第二控制信号；其中，所述缸头温度用于区分发动机的启动方式，当发动机冷启动时，根据所述第二控制信号开启阻风门；当发动机热启动时，根据所述第二控制信号关闭阻风门，并在发动机成功启动后，保持阻风门为开启状态。
8.根据权利要求6所述的电动汽车的增程***，其特征在于，所述MCU具体用于：当电动汽车蓄电池的电压低于预设的第一阈值，或者电动汽车驱动电机的电流低于预设的第二阈值时；所述MCU生成所述第一控制信号，并将所述控制信号发送给所述发动机，以开启所述发动机；
当所述发动机处于开启状态，且所述电动汽车蓄电池的电压不低于预设的第一阈值，或者电动汽车驱动电机的电流不低于预设的第二阈值时；所述MCU生成所述第一控制信号，以关闭所述发动机。
9.根据权利要求1所述的电动汽车的增程***，其特征在于，所述MCU采用飞思卡尔的MC9S12G48处理器。
10.一种电动汽车，其特征在于，包括：如权利要求1-9中任一项所述的电动汽车的增程***，所述电动汽车的增程***以可拆卸的方式与电动汽车的蓄电池和/或电动汽车的驱动电机电连接。
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