CN109677395A - 一种增程式混合动力电动汽车的混合动力*** - Google Patents

一种增程式混合动力电动汽车的混合动力*** Download PDF

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孟明华
李璟瑜
蒋丽君
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Abstract

本发明公开了一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，属于汽车技术领域，包括燃料箱、发动机、交流发电机、充电装置、燃料电池***、锂电池组及其管理***、电机及其控制***、变速箱和差速器，交流发电机与功率分配装置连接，燃料电池***与电机及其控制***之间设有单向DC‑DC转换器，能量管理控制器分别与发动机、交流发电机和电机及其控制***电连接，交流发电机包括定子绕组、多个二极管、内置调节器、多个电刷和励磁绕组。本发明结构简单，传动可靠，优化了动力***能量效率，动力***控制更可靠，成本更低，使发电机组与传动***连接更简便，传动更可靠，以电力驱动为主，燃料发动机驱动为辅，满足电动汽车连续作业要求。

Description

一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***
技术领域
本发明涉及一种电动汽车的混合动力***，特别是涉及一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，属于汽车技术领域。
背景技术
随着全球能源短缺和环境污染的日益加重，能源消耗的主要终端之一和有害气体排放的主要源头之一的汽车已成为节能减排的焦点，混合动力汽车正是在此背景下应运而生，混合动力汽车就是通过提高动力***的运行效率实现降低燃油消耗和排放，自1997年丰田Prius(普锐斯)推向市场以来，混合动力汽车技术呈现多样化快速发展，为了逐步向纯电动方向发展和过渡，除了常规混合动力汽车的技术改进外，国内外各大汽车厂商又相继推出了插电式混合动力汽车和增程式电动汽车，其中，增程式电动汽车的动力驱动***包括发动机、动力电池、两个电机，一个作为驱动电机独立驱动汽车行驶，而另一个电机作为发电机，由发动机驱动，向电池充电或给驱动电机供电。
由发动机和发电机组成的发电单元，与外部无机械连接，可独立与车速运行在高效区以到达降低油耗和排放的效果，但是，发动机的最高效率转速一般比发电机的最高效率转速低，尤其是当汽车低速行驶时，为保证整车NVH特性，发动机会以较低转速运转，因此，只有需要实现发动机到发电机的增速传递，才能保证发电机始终运行在高效区，提高整个发电***的效率，同时，为最大限度的节约空间和轻量化，以及提高***的密封性，应采用发动机到发电机同轴传输。
目前市场上常见的电动汽车增程模式中，发动机与发电机连接基本上都是采用发动机经离合器或单独的扭转减振器，通过花键连接驱动发电机，发电机与发动机以相同的转速运行，发动机经离合器或单独的扭转减振器，通过花键连接驱动发电机的机电连接方案，可以实现发动机转速独立控制，使其在高效区运行，但发电机的转速也需要与发动机转速相同，常见的车用发电机的最高效率转速区与发动机是不一致的，尤其是在汽车低速行驶时，发动机以较低的转速运行而保证整车NVH特性，而此时发电机的工作效率是非常低的，一般0.8左右，或是更低，因此，不能保证发电机在高效区运行，尤其是城市工况下行驶的汽车。
但是，现有技术中，发动机作为动力源时，其输出轴与电动车的传动机构一般采用离合器或者行星齿轮机构传动，结构复杂，成本高，且由于发动机与主驱动电机的效率与转速特性不同，不易实现动力***效能的最佳化，且，目前电动汽车的连续作业能力较汽油汽车而言较弱，供电不足直接影响正常行驶，另外，由于电动机的技术发展有限，在负载较大的情况下，尤其在上坡时，电动汽车的作业能力大大下降。
发明内容
本发明的主要目的是为了提供一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，使发电机组与增程式电动汽车的传动***的连接更简便，传动更可靠，混合动力能够满足电动汽车连续作业能力的要求，保证电动汽车正常使用。
本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：
一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，包括燃料箱、发动机、交流发电机、充电装置、燃料电池***、锂电池组及其管理***、电机及其控制***、变速箱和差速器，所述燃料箱、所述交流发电机和所述电机及其控制***分别与所述发动机电连接，所述交流发电机与所述充电装置之间设有功率分配装置，所述交流发电机分别与所述功率分配装置和所述锂电池组及其管理***电连接，所述燃料电池***与所述电机及其控制***之间设有单向DC-DC转换器，所述锂电池组及其管理***与所述电机及其控制***电连接，所述电机及其控制***与所述变速箱机械连接，所述变速箱与所述差速器机械连接，所述发动机、所述交流发电机和所述电机及其控制***均与能量管理控制器电连接，所述能量管理控制器输入驾驶员操作信息，并对所述发动机、所述交流发电机和所述电机及其控制***的能量进行管理。
优选的方案是，所述交流发电机与充电指示灯、点火开关和负载电阻串联，所述点火开关设置在所述充电指示灯与所述负载电阻之间。
进一步的，所述交流发电机包括定子绕组、多个二极管、内置调节器、多个电刷和励磁绕组，所述定子绕组分别与多个所述二极管电连接，所述定子绕组通过多个所述二极管与所述内置调节器电连接。
进一步的，所述内置调节器通过多个所述电刷与所述励磁绕组电连接，所述内置调节器的正极端与所述锂电池组及其管理***电连接，所述内置调节器的负极端与所述电刷与所述励磁绕组电连接。
进一步的，所述内置调节器的正极端与所述负载电阻连接，所述内置调节器的负极端与通过所述电刷与所述励磁绕组电连接。
进一步的，所述充电装置与所述燃料电池***电连接，所述单向DC-DC转换器分别与所述功率分配装置、所述燃料电池***、所述锂电池组及其管理***和所述电机及其控制***电连接。
进一步的，所述燃料电池***向所述单向DC-DC转换器传递电能，所述单向DC-DC转换器向所述锂电池组及其管理***和所述电机及其控制***传递电能，所述锂电池组及其管理***与所述电机及其控制***之间实现电能传递。
进一步的，所述电机及其控制***将机械能传递至所述变速箱，所述变速箱将机械能传递至所述差速器。
本发明的有益技术效果：按照本发明的增程式混合动力电动汽车的混合动力***，本发明提供的增程式混合动力电动汽车的混合动力***，结构简单，传动可靠，优化了动力***的能量效率，可以使动力***的控制更可靠，成本更低，使发电机组与增程式电动汽车的传动***的连接更简便，传动更可靠，通过混合动力来满足电动汽车连续作业能力的要求，保证电动汽车正常使用，以电力驱动为主，燃料发动机驱动为辅，解决了电力不足或负载过大造成的运行问题，增强了电动汽车的续航能力。
附图说明
图1为按照本发明的增程式混合动力电动汽车的混合动力***的一优选实施例的结构示意图；
图2为按照本发明的增程式混合动力电动汽车的混合动力***的一优选实施例的交流发电机电路连接图，该实施例可以是与图1相同的实施例，也可以是与图1不同的实施例。
图中：1-能量管理控制器，2-燃料箱，3-发动机，4-交流发电机，5-功率分配装置，6-充电装置，7-燃料电池***，8-单向DC-DC转换器，9-锂电池组及其管理***，10-电机及其控制***，11-变速箱，12-差速器，13-负载电阻，14-点火开关，15-充电指示灯，41-定子绕组，42-二极管，43-内置调节器，44-电刷，45-励磁绕组。
具体实施方式
为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本实施例提供的一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，包括燃料箱2、发动机3、交流发电机4、充电装置6、燃料电池***7、锂电池组及其管理***9、电机及其控制***10、变速箱11和差速器12，所述燃料箱2、所述交流发电机4和所述电机及其控制***10分别与所述发动机3电连接，所述交流发电机4与所述充电装置6之间设有功率分配装置5，所述交流发电机4分别与所述功率分配装置5和所述锂电池组及其管理***9电连接，所述燃料电池***7与所述电机及其控制***10之间设有单向DC-DC转换器8，所述锂电池组及其管理***9与所述电机及其控制***10电连接，所述电机及其控制***10与所述变速箱11机械连接，所述变速箱11与所述差速器12机械连接，所述发动机3、所述交流发电机4和所述电机及其控制***10均与能量管理控制器1电连接，所述能量管理控制器1输入驾驶员操作信息，并对所述发动机3、所述交流发电机4和所述电机及其控制***10的能量进行管理。
进一步的，在本实施例中，如图2所示，所述交流发电机4与充电指示灯15、点火开关14和负载电阻13串联，所述点火开关14设置在所述充电指示灯15与所述负载电阻13之间，所述交流发电机包括定子绕组41、多个二极管42、内置调节器43、多个电刷44和励磁绕组45，所述定子绕组41分别与多个所述二极管42电连接，所述定子绕组41通过多个所述二极管42与所述内置调节器43电连接，所述内置调节器43通过多个所述电刷44与所述励磁绕组45电连接，所述内置调节器43的正极端与所述锂电池组及其管理***9电连接，所述内置调节器43的负极端与所述电刷44与所述励磁绕组45电连接，所述内置调节器43的正极端与所述负载电阻13连接，所述内置调节器43的负极端与通过所述电刷44与所述励磁绕组45电连接。
进一步的，在本实施例中，如图1所示，所述充电装置6与所述燃料电池***7电连接，所述单向DC-DC转换器8分别与所述功率分配装置5、所述燃料电池***7、所述锂电池组及其管理***9和所述电机及其控制***10电连接，所述燃料电池***7向所述单向DC-DC转换器8传递电能，所述单向DC-DC转换器8向所述锂电池组及其管理***9和所述电机及其控制***10传递电能，所述锂电池组及其管理***9与所述电机及其控制***10之间实现电能传递，所述电机及其控制***10将机械能传递至所述变速箱11，所述变速箱11将机械能传递至所述差速器12。
综上所述，在本实施例中，按照本实施例的增程式混合动力电动汽车的混合动力***，本实施例提供的增程式混合动力电动汽车的混合动力***，结构简单，传动可靠，优化了动力***的能量效率，可以使动力***的控制更可靠，成本更低，使发电机组与增程式电动汽车的传动***的连接更简便，传动更可靠，通过混合动力来满足电动汽车连续作业能力的要求，保证电动汽车正常使用，以电力驱动为主，燃料发动机驱动为辅，解决了电力不足或负载过大造成的运行问题，增强了电动汽车的续航能力。
以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，其特征在于：包括燃料箱(2)、发动机(3)、交流发电机(4)、充电装置(6)、燃料电池***(7)、锂电池组及其管理***(9)、电机及其控制***(10)、变速箱(11)和差速器(12)，所述燃料箱(2)、所述交流发电机(4)和所述电机及其控制***(10)分别与所述发动机(3)电连接，所述交流发电机(4)与所述充电装置(6)之间设有功率分配装置(5)，所述交流发电机(4)分别与所述功率分配装置(5)和所述锂电池组及其管理***(9)电连接，所述燃料电池***(7)与所述电机及其控制***(10)之间设有单向DC-DC转换器(8)，所述锂电池组及其管理***(9)与所述电机及其控制***(10)电连接，所述电机及其控制***(10)与所述变速箱(11)机械连接，所述变速箱(11)与所述差速器(12)机械连接，所述发动机(3)、所述交流发电机(4)和所述电机及其控制***(10)均与能量管理控制器(1)电连接，所述能量管理控制器(1)输入驾驶员操作信息，并对所述发动机(3)、所述交流发电机(4)和所述电机及其控制***(10)的能量进行管理。
2.根据权利要求1所述的一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，其特征在于：所述交流发电机(4)与充电指示灯(15)、点火开关(14)和负载电阻(13)串联，所述点火开关(14)设置在所述充电指示灯(15)与所述负载电阻(13)之间。
3.根据权利要求2所述的一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，其特征在于：所述交流发电机包括定子绕组(41)、多个二极管(42)、内置调节器(43)、多个电刷(44)和励磁绕组(45)，所述定子绕组(41)分别与多个所述二极管(42)电连接，所述定子绕组(41)通过多个所述二极管(42)与所述内置调节器(43)电连接。
4.根据权利要求3所述的一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，其特征在于：所述内置调节器(43)通过多个所述电刷(44)与所述励磁绕组(45)电连接，所述内置调节器(43)的正极端与所述锂电池组及其管理***(9)电连接，所述内置调节器(43)的负极端与所述电刷(44)与所述励磁绕组(45)电连接。
5.根据权利要求4所述的一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，其特征在于：所述内置调节器(43)的正极端与所述负载电阻(13)连接，所述内置调节器(43)的负极端与通过所述电刷(44)与所述励磁绕组(45)电连接。
6.根据权利要求1所述的一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，其特征在于：所述充电装置(6)与所述燃料电池***(7)电连接，所述单向DC-DC转换器(8)分别与所述功率分配装置(5)、所述燃料电池***(7)、所述锂电池组及其管理***(9)和所述电机及其控制***(10)电连接。
7.根据权利要求1所述的一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，其特征在于：所述燃料电池***(7)向所述单向DC-DC转换器(8)传递电能，所述单向DC-DC转换器(8)向所述锂电池组及其管理***(9)和所述电机及其控制***(10)传递电能，所述锂电池组及其管理***(9)与所述电机及其控制***(10)之间实现电能传递。
8.根据权利要求1所述的一种增程式混合动力电动汽车的混合动力***，其特征在于：所述电机及其控制***(10)将机械能传递至所述变速箱(11)，所述变速箱(11)将机械能传递至所述差速器(12)。
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