CN110962568A - 一种新型车用智能动力***及其动力舱 - Google Patents

一种新型车用智能动力***及其动力舱 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种新型车用智能动力***，发动机通过燃油箱进行供油；发电机与发动机连接，发动机驱动发电机进行发电；蓄电池与发电机连接，蓄电池与车辆的电动机连接；发动机控制器与发动机的喷油器电磁阀连接，控制发动机的输出功率及转速；发电机控制器与发电机连接，控制发电机对蓄电池的输出电压；动力单元控制器与发动机控制器连接，动力单元控制器与发电机控制器连接；整车控制器与动力单元控制器连接，整车控制器与蓄电池连接，整车控制器通过采集蓄电池的电量或电压，向发动机控制器及发电机控制器发送指令，实现控制发电机对蓄电池输出的电压或电量；整车控制器接受车辆在行驶过程中发出的指令，控制蓄电池向电动机输出的电压或电量。

Description

一种新型车用智能动力***及其动力舱
技术领域
本发明涉及车辆动力领域，尤其涉及一种新型车用智能动力***及其动力舱。
背景技术
目前汽车行业面临着能源危机和环境保护两大挑战。汽车动力装置是汽车的重要部分，对实现车辆“节能、环保、安全”要求起到关键作用。纯电动或零排放新燃料汽车无疑是我们的最终目标，但目前纯电动汽车初始成本高，行驶里程较短，高效能蓄电池、燃料电池及其***发展相对滞后，影响了纯电动汽车和新燃料汽车的商业化进程。
传统的混合动力车辆，其动力单元为发动机与发电机的简单结构，整车结构与普通车辆的布置基本一致，但是集成元器件明显增多，其散热明显不足，同时燃油经济性及汽车排放居高不下。
有鉴于此，现提出一种新型车用智能动力***及其动力舱来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型车用智能动力***及其动力舱，将发动机与发电机及控制器等车辆行驶需要部件进行高度的集成，为中重型载货汽车和军用车辆提供一种可靠的节能动力，并可根据车辆布置和动力需求，挂载一个或两个动力总成进行有效组合。
本发明采用的技术是：
一种新型车用智能动力***，包括发动机，发动机通过燃油箱进行供油；发电机，发电机与发动机连接，发动机驱动发电机进行发电；蓄电池，蓄电池与发电机连接，蓄电池与车辆的电动机连接；发动机控制器，发动机控制器与发动机的喷油器电磁阀连接，控制发动机的输出功率及转速；发电机控制器，发电机控制器与发电机连接，控制发电机对蓄电池的输出电压；动力单元控制器，动力单元控制器与发动机控制器连接，动力单元控制器与发电机控制器连接；整车控制器，整车控制器与动力单元控制器连接，整车控制器与蓄电池连接，整车控制器通过采集蓄电池的电量或电压，通过动力单元控制器，向发动机控制器及发电机控制器发送指令，实现控制发电机对蓄电池输出的电压或电量；整车控制器接受车辆在行驶过程中发出的指令，控制蓄电池向电动机输出的电压或电量。
通过上述***，可以对蓄电池、电动机进行标准化及单元化的供电，根据车辆的具体的运行状态，调节发动机与发电机的输出，保证燃油等到充分的利用，提高燃油经济性及减少汽车排放。控制***的控制思路采用功率流控制模式，功率双向流动，可根据需求起动1台或多台动力单元发电或耗功，各个动力单元相对独立且互为备份。
作为方案的进一步优化，发电机控制器包括变压模块及整流模块，整流模块将发电机输出的交流电转化为直流电在输送给蓄电池，变压模块通过整车控制器采集的蓄电池电压进行发电机的输出电压控制。通过根据蓄电池实际状态，调节发电机的输出，从而实现对发动机的输出，减少无用的能源损耗。
作为方案的进一步优化，发动机控制器采集发动机的曲轴位置、凸轮轴位置、进气温度、进气压力及水温的信息，并通过动力单元控制器发送至整车控制器。发动机控制器同时对发动机各项参数进行监控，及时反馈至整车控制器，便于驾驶人员了解实况。
一种应用新型车用智能动力***的动力舱，包括动力舱、电器舱及散热舱，动力舱设于电器舱与散热舱之间；动力舱内设有发动机、空滤器、发动机控制器及动力单元控制器；电器舱内设有发电机、发电机控制器、电器件散热器；散热舱内设有发动机主散热器、中冷器、冷却风扇；发动机靠近电器舱设置，发动机与发电机连接；还包括燃油箱，燃油箱横跨散热器与动力舱下部，空滤器位于燃油箱的上方，还包括***，***位于动力舱或电器舱顶部。通过单元化的结构设计，可以根据车辆的布置与动力需求，挂载N个动力总成。
作为方案的进一步优化，发动机主散热器与中冷器并排布置并设于散热舱上部，中冷器靠近动力舱，冷却风扇设于散热舱的侧面，散热舱中部设有冷却水管路及气路。散热舱布置时充分考虑安装空间及工作温度特性等条件，通过一侧电子扇阵列使散热仓内形成负压，并且可利用散热舱前部迎风面，使散热器吸入的冷却风有足够的富裕量，更有利于车辆在行驶过程中散热器的换热。
作为方案的进一步优化，发电机及发电机控制器进行电磁屏蔽处理。电器舱的电磁环境最恶劣的部分，通过与动力舱及散热仓进行分舱设计及全封闭电磁屏蔽的结构措施，有效提升动力舱的电磁兼容性能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
配装新型智能动力单元的汽车是传统燃油汽车和纯电动汽车相结合的新车型，融合了内燃机汽车和电动汽车的优点，在不降低动力性的前提下，可大幅提高燃油经济性及减少汽车排放，是目前新型清洁动力汽车中最具产业化和市场化前景的车型。
附图说明
图1为本发明提供的一种新型车用智能动力***的结构示意图；
图2为本发明提供的一种新型车用智能动力舱的正视图；
图3为本发明提供的一种新型车用智能动力舱的上视图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
实施例1：
请参照图1所示，一种新型车用智能动力***，包括发动机1，发动机1通过燃油箱3进行供油；发电机2，发电机2与发动机1连接，发动机1驱动发电机2进行发电；蓄电池，蓄电池与发电机2连接，蓄电池与车辆的电动机连接；发动机控制器，发动机控制器与发动机1的喷油器电磁阀连接，控制发动机1的输出功率及转速；发电机控制器9，发电机控制器9与发电机2连接，控制发电机2对蓄电池的输出电压；动力单元控制器，动力单元控制器与发动机控制器连接，动力单元控制器与发电机控制器9连接；整车控制器，整车控制器与动力单元控制器连接，整车控制器与蓄电池连接，整车控制器通过采集蓄电池的电量或电压，通过动力单元控制器，向发动机控制器及发电机控制器9发送指令，实现控制发电机2对蓄电池输出的电压或电量；整车控制器接受车辆在行驶过程中发出的指令，控制蓄电池向电动机输出的电压或电量。
传统的纯电动汽车，车辆依靠蓄电池进行工作，蓄电池作为全部能源的来源，在现在行走距离需求长，蓄电池技术发展不够先进的情况下，纯电动汽车实用性明显不足，同时在大型车辆及军用车辆领域中，耗电量大，可充电的环境缺乏，因此，混合动力的动力单元显得尤为需要。
本实施例提供的动力***，就针对与混合动力的动力单元进行开发，传统的混合动力，一般都与车辆一同设计，多应用于小轿车，在中重型载货汽车和军用车辆尤为少见，本实施例针对与实际使用需求，提出了一种新型智能动力***。
主要体现在通过动力单元控制器、发电机控制器9及发动机控制器智能调节发动机1与发电机2的输出功率，控制实时能耗，实现提高燃油经济性及减少汽车排放。整车控制器通过安装在车辆中，实时采集车内信息，以及蓄电池的信息，实时向动力单元控制器发送指令。避免发动机1与发电机2产生过多无用的电能。
通过上述***，可以对蓄电池、电动机进行标准化及单元化的供电，根据车辆的具体的运行状态，调节发动机1与发电机2的输出，保证燃油等到充分的利用，提高燃油经济性及减少汽车排放。控制***的控制思路采用功率流控制模式，功率双向流动，可根据需求起动1台或多台动力单元发电或耗功，各个动力单元相对独立且互为备份。
作为方案的进一步优化，发电机控制器9包括变压模块及整流模块，整流模块将发电机2输出的交流电转化为直流电在输送给蓄电池，变压模块通过整车控制器采集的蓄电池电压进行发电机2的输出电压控制。通过根据蓄电池实际状态，调节发电机2的输出，从而实现对发动机1的输出，减少无用的能源损耗。
作为方案的进一步优化，发动机控制器采集发动机1的曲轴位置、凸轮轴位置、进气温度、进气压力及水温的信息，并通过动力单元控制器发送至整车控制器。发动机控制器同时对发动机1各项参数进行监控，及时反馈至整车控制器，便于驾驶人员了解实况。
实施例2
请参照图2-3所示，一种应用新型车用智能动力***的动力舱，包括动力舱、电器舱及散热舱，动力舱设于电器舱与散热舱之间；动力舱内设有发动机1、空滤器7、发动机控制器及动力单元控制器；电器舱内设有发电机2、发电机控制器9、电器件散热器9；散热舱内设有发动机主散热器6、中冷器5、冷却风扇4；发动机1靠近电器舱设置，发动机1与发电机2连接；还包括燃油箱3，燃油箱3横跨散热器与动力舱下部，空滤器7位于燃油箱3的上方，还包括***8，***8位于动力舱或电器舱顶部。将原来在整车上布置的散热器、空滤器7、***8、燃油箱3、输油泵、燃油滤、控制器等部件与发动机1和发电机2等安装在机架和方舱内，集成为智能动力单元。通过单元化的结构设计，可以根据车辆的布置与动力需求，挂载N个动力总成。
通过将车辆行驶的各个必要的零部件进行整合，形成动力舱，车辆的设计上只要设计蓄电池、电动机及整车控制器，对车辆的设计难度大幅度降低，同时在大型车辆及军用车辆领域中，车辆的载运空间大，可以直接挂载本动力舱，通过线路的连通即可直接使用。车辆中另外挂载一个动力舱，在使用中的动力舱故障的时候，通过线路的连接切换即可快速回复使用，与传统的混合动力车辆有着本质区别。
在大型车辆及军用车辆领域，一般都是在高速或者野外行驶，一旦车辆出现故障，司机基本无法维修，同时等待拖车等救援时间长，对运输任务影响巨大，尤其在军用领域，时间就是一切。通过搭载多个本动力舱，切换简便，可以并排设置，互为备用，实用性极强。
动力舱的通过分舱设计，将各个零部件进行集中归纳，占比空间在合理控制的时候，将散热结构进行与动作部件的分离，保证散热效果良好，车辆行驶中不受散热的困扰。
上述各个部件之间的连接方式均为成熟的技术，但是其中如何排布，对控制整体结构的占用空间，以及散热效果，有着明显的影响，同时热量不及时散走，对发动机1与发电机2的工作效率存在明显的影响。同时控制好动力舱的体积，才能实现多个动力舱安装在一个车辆上，实现互相备用的智能化能源提供。一般搭载两个动力舱，能有效避免单个动力舱出现故障导致车辆无法行驶，尤其对中重型载货汽车和军用车辆的重要性不言而喻。
作为方案的进一步优化，发动机主散热器6与中冷器5并排布置并设于散热舱上部，中冷器5靠近动力舱，冷却风扇4设于散热舱的侧面，散热舱中部设有冷却水管路及气路。散热舱布置时充分考虑安装空间及工作温度特性等条件，通过一侧电子扇阵列使散热仓内形成负压，并且可利用散热舱前部迎风面，使散热器吸入的冷却风有足够的富裕量，更有利于车辆在行驶过程中散热器的换热。
作为方案的进一步优化，发电机2及发电机控制器9进行电磁屏蔽处理。电器舱的电磁环境最恶劣的部分，通过与动力舱及散热仓进行分舱设计及全封闭电磁屏蔽的结构措施，有效提升动力舱的电磁兼容性能。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种新型车用智能动力***，其特征在于，包括发动机（1），所述发动机（1）通过燃油箱（3）进行供油；
发电机（2），所述发电机（2）与所述发动机（1）连接，所述发动机（1）驱动所述发电机（2）进行发电；
蓄电池，所述蓄电池与所述发电机（2）连接，所述蓄电池与车辆的电动机连接；
发动机控制器，所述发动机控制器与所述发动机（1）的喷油器电磁阀连接，控制所述发动机（1）的输出功率及转速；
发电机控制器（9），所述发电机控制器（9）与所述发电机（2）连接，控制所述发电机（2）对所述蓄电池的输出电压；
动力单元控制器，所述动力单元控制器与所述发动机控制器连接，所述动力单元控制器与所述发电机控制器（9）连接；
整车控制器，所述整车控制器与所述动力单元控制器连接，所述整车控制器与所述蓄电池连接，所述整车控制器通过采集所述蓄电池的电量或电压，通过所述动力单元控制器，向所述发动机控制器及所述发电机控制器（9）发送指令，实现控制所述发电机（2）对所述蓄电池输出的电压或电量；所述整车控制器接受车辆在行驶过程中发出的指令，控制所述蓄电池向电动机输出的电压或电量。
2.根据权利要求1所述的一种新型车用智能动力***，其特征在于，所述发电机控制器（9）包括变压模块及整流模块，所述整流模块将所述发电机（2）输出的交流电转化为直流电在输送给所述蓄电池，所述变压模块通过所述整车控制器采集的所述蓄电池电压进行所述发电机（2）的输出电压控制。
3.根据权利要求2所述的一种新型车用智能动力***，其特征在于，所述发动机控制器采集所述发动机（1）的曲轴位置、凸轮轴位置、进气温度、进气压力及水温的信息，并通过所述动力单元控制器发送至所述整车控制器。
4.一种应用权利要求1-3之一所述的新型车用智能动力***的动力舱，其特征在于，包括动力舱、电器舱及散热舱，所述动力舱设于所述电器舱与所述散热舱之间；
所述动力舱内设有所述发动机（1）、空滤器（7）、所述发动机控制器及所述动力单元控制器；
所述电器舱内设有所述发电机（2）、所述发电机控制器（9）、电器件散热器（9）；
所述散热舱内设有发动机主散热器（6）、中冷器（5）、冷却风扇（4）；
所述发动机（1）靠近所述电器舱设置，所述发动机（1）与所述发电机（2）连接；还包括燃油箱（3），所述燃油箱（3）横跨所述散热器与所述动力舱下部，所述空滤器（7）位于所述燃油箱（3）的上方，还包括***（8），所述***（8）位于所述动力舱或电器舱顶部。
5.根据权利要求4所述的一种新型车用智能动力舱，其特征在于，所述发动机主散热器（6）与所述中冷器（5）并排布置并设于所述散热舱上部，所述中冷器（5）靠近所述动力舱，所述冷却风扇（4）设于所述散热舱的侧面，所述散热舱中部设有冷却水管路及气路。
6.根据权利要求5所述的一种新型车用智能动力舱，其特征在于，所述发电机（2）及发电机控制器（9）进行电磁屏蔽处理。
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