CN207825955U - 一种交通工具用中度混合动力驱动*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种交通工具用中度混合动力驱动***，该***由发电机、自由模块化锂电池包、电控单元、动力负载、综合控制器组成；该***的控制方法为当电池包的总电压高于启充电压时，发电机不工作，只有电池包为动力负载提电；反之则控制电路启动综合控制器中的启停电路直接启动发电机，发电机和电池包同时为动力负载供电；若处于重载或加速状态，电池包加大对动力负载的电力补偿；若处于轻载或匀速状态，则在发电机和电池包共同为动力负载供电的同时，发电机利用其富余功率为电池包进行补电。本实用新型具有结构简单，性能稳定，节约用油的优点。本实用新型的硬件成本低于传统内燃机，但寿命约等于内燃机，具有极大的推广价值。

Description

一种交通工具用中度混合动力驱动***

技术领域

本实用新型属于混合动力***领域，具体涉及一种交通工具用中度混合动力驱动***。

背景技术

目前全世界的混合动力***主要应用于电动汽车中。其中比较著名的混合动力***，包括以丰田普锐斯为代表的油电式混合动力HEv***，以及以沃兰特为代表的插电式混合动力Phev***。

HEv***采用双动力设计，该***配备了一套体积较大的油气动力机构和一套体积较小的电池动力机构，其工作原理为，当车辆处于低速状态时，该***通过电池进行动力输出，当车辆处于高速状态时，该***通过油气进行动力输出，从而实现省油的目的。

Phev***采用单动力设计，该***配备了一套体积较大的电池包以及一套用于纯为电池包发电的发电机，其工作原理为，车辆的动力全部来自于电池包，因此该电池包的体积必须做的很大，并且由于要满足电池包的用电需求，因此该发电机的功率也相当大。

上述两种混合动力***，虽然都具有省油的优点，但也同时存在***整体体积较大，成本较高，性能不稳定的缺陷。因此，在中小型低速混合动力交通工具中，目前迫切需要一种既简洁廉价，又稳定可靠的混合动力***。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型专门提供了一种交通工具用中度混合动力驱动***。

为达到上述技术目的及效果，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种交通工具用中度混合动力驱动***，由发电机、自由模块化锂电池包、电控单元、动力负载、综合控制器构成；所述发电机和所述自由模块化锂电池包分别通过直流输电线直接与所述电控单元连接，所述电控单元与所述动力负载连接，所述发电机和所述自由模块化锂电池包可通过所述电控单元为所述动力负载供电；所述发电机可通过直流输电线直接为所述自由模块化锂电池包供电；所述综合控制器中包括控制电路、启停电路和电压采集电路；所述电压采集电路与所述自由模块化锂电池包连接，用于监控所述自由模块化锂电池包的实时电压；所述启停电路的一端与所述自由模块化锂电池包连接，所述启停电路的另一端与所述发电机连接，用于控制所述发电机启停；所述控制电路的一端与所述电压采集电路连接，用于接收所述电压采集电路反馈的电压监测信息，所述控制电路的另一端与所述启停电路连接，用于向所述启停电路发送启停指令。

进一步的，所述自由模块化锂电池包可与外充接口连接，进行外充电。

进一步的，所述发电机为燃料发电机或光伏发电机。

进一步的，所述动力负载为交流异步电机、永磁同步电机或永磁无刷电机。

进一步的，所述发电机进行定功率工作，其输出电压等于所述自由模块化锂电池包的满电电压。

进一步的，所述发电机的输出功率略大于所述动力负载的额定功率，且所述发电机的输出功率小于所述动力负载的最大功率。

进一步的，所述自由模块化锂电池包由若干个具有锂电池模块自由串并联而成。

进一步的，所述锂电池模块包括锂电池组、电池能量管理器和脱桥式双稳态磁保持继电器；所述锂电池组由若干个电芯串联而成；所述电池能量管理器的内部包含有一个主控制芯片和若干个与所述锂电池组内的所述电芯数量相对应的均衡装置，所述均衡装置分别跨接在对应的所述电芯的正负极两端，每个所述均衡装置均由检测芯片、均衡开关和均衡电阻串联而成，所述主控制芯片分别与每个所述检测芯片连接；所述脱桥式双稳态磁保持继电器的开关部分与所述锂电池组串联，所述脱桥式双稳态磁保持继电器的电磁部分与所述主控制芯片连接。

进一步的，所述脱桥式双稳态磁保持继电器包括一个罩壳，所述罩壳内设置有第一衔铁、第二衔铁、双线圈电磁铁、工字型磁钢、第一磁铁、第二磁铁和双向微动开关；

所述第一衔铁的下端露出于所述罩壳外，所述第一衔铁的上端设置有静触点；所述第二衔铁的下端露出于所述罩壳外，所述第二衔铁的上端设置有一块衔铁弹片；所述衔铁弹片的中部设置有动触点，所述动触点与所述静触点相对应，所述衔铁弹片的下端设置有一根与之垂直的连杆；所述连杆的中部铰接有一个磁钢固定座，所述工字型磁钢设置在所述磁钢固定座中，所述第一磁铁和所述第二磁铁分别位于所述工字型磁钢下方的左右两侧；所述双线圈电磁铁位于所述工字型磁钢的上方，所述双线圈电磁铁包括一根条形导体，所述条形导体的左右两端分别缠绕有第一励磁线圈和第二励磁线圈；所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的一端分别从所述罩壳中引出，所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的另一端分别与所述双向微动开关中的第一连接点和第二连接点连接；

所述双向微动开关中还包括有第三连接点、金属弹片和拨杆，所述金属弹片的固定端连接在所述第三连接点上，所述金属弹片的活动端可在所述第一连接点和所述第二连接点之间来回摆动；所述第三连接点上连接有导线，并从所述罩壳中引出；所述拨杆的固定端连接在所述金属弹片的中部，所述拨杆的活动端通过一块触发弹片对准所述连杆的末端。

所述脱桥式双稳态磁保持继电器可以处于两个不同的稳态，其工作原理如下：

当处于第一稳态时，工字型磁钢的整体向右倾斜，其右侧下部因磁力与第二磁铁接触，其左侧下部与第一磁铁分离，其左侧上部靠近双线圈电磁铁的左端，其右侧上部远离双线圈电磁铁的右端；

连杆处于其运动方向的最左端，衔铁弹片处于被推出状态，动触点与静触点贴合，第一衔铁与第二衔铁导通；同时，连杆末端与拨杆分离，金属弹片因其自身弹性特点处于复位状态，即金属弹片的活动端与第二连接点连接，此时第一励磁线圈断开，而第二励磁线圈接通，处于待工作状态。

当处于第二状态时，工字型磁钢的整体向左倾斜，其右侧下部与第二磁铁分离，其左侧下部因磁力与第一磁铁接触，其左侧上部远离双线圈电磁铁的左端，其右侧上部靠近双线圈电磁铁的右端；

连杆处于其运动方向的最右端，衔铁弹片因其自身弹性特点处于复位状态，动触点与静触点分离，第一衔铁与第二衔铁断开；同时，连杆末端与拨杆接触并施压，金属弹片处于被推出状态，即金属弹片的活动端与第二连接点接触，此时第一励磁线圈接通，处于待工作状态，而第二励磁线圈断开。

当需要由第一稳态转换到第二稳态时，主控制芯片控制锂电池组给予第二励磁线圈一个激励电流，双线圈电磁铁的右端产生磁力，吸引工字型磁钢的右侧上部向上翘起，靠近双线圈电磁铁的右端，而工字型磁钢的右侧下部则与第二磁铁分离，同时工字型磁钢的左侧上部向下落，远离双线圈电磁铁的左端，而工字型磁钢的左侧下部与第一磁铁接触；然后工字型磁钢通过磁钢安装座带动连杆向右移动，连杆继而拉动衔铁弹片，使得动触点与静触点分离，第一衔铁和第二衔铁断开；于此同时，随着连杆的右移，连杆的末端顶住双向微动开关的拨杆并施加压力，拨杆继而向内运动并推动金属弹片的活动端从第二连接点摆动到第一连接点，使得第二励磁线圈断开，第一励磁线圈接通，等待下一次稳态转换。从第二稳态转换到第一稳态时，工作原理则与之相反。

所述电池能量管理器的工作原理如下：

所述电池管理器内的每个检测芯片分别对各自所对应的电芯进行电压实时监测；随着充电时间的增长，锂电池组内每支电芯的电压也会逐渐上升；当任意一个检测芯片监测到与其对应的电芯的电压高于设定的均衡开启值时，该检测芯片立刻开启其自身所在的均衡装置，该均衡装置内的均衡开关随即闭合，接通均衡回路，该均衡装置内的均衡电阻从对应的电芯中得到均衡电流，均衡电阻随即发热，对对应的电芯进行均衡；

当检测芯片监测到该过充电芯的电压低于设定均衡开启值时，相对应的检测芯片立刻关闭其自身所在的均衡装置，该均衡装置内的均衡开关随即断开，均衡回路断路，该均衡装置内的均衡电阻停止发热，均衡完毕。

所述锂电池模块作为混合动力的核心集流体，必须具备抗瞬间高压，抗浪涌的能力，因此其内部设计有脱桥式双稳态磁保持继电器和电池能量管理器。

脱桥式双稳态磁保持继电器为机械开关式设计，可以对锂电池模块进行过充和过放保护，其特有的磁保持脱桥结构的触发电流属于瞬间激励，因此不需要过多考虑电路的承载能力和线圈的过载能力，在使用中不会出现线圈发热的现象，从根本上解决了传统磁保持继电器存在的无法承受高压和线圈发热的问题。

电池能量管理器中设计有均衡电阻，可以在锂电池模块的电量高于90%时，对其进行能量均衡，以避开因普通均衡手段导致的不确定性。即便锂电池模块处于满电状态，电池能量管理器也会利用均衡电阻进行5~8个小时的慢放电，保证了各个电芯的一致性，确保锂电池模块安全可靠。

通过脱桥式双稳态磁保持继电器和电池能量管理器的相互配合，使得锂电池模块不仅能够实现自由式的串并联，而且还具备了抗瞬间高压，抗浪涌，大电流动态平衡，大功率充放电的能力，这是保证本***能够实施的先决条件。

进一步的，所述自由模块化锂电池包也可以替换为超级电容，由于超级电容有自放电的特点，因此需要在超级电容与发动机之间设置有开关。

本实用新型交通工具用中度混合动力驱动***的控制方法，包括以下步骤：

a、通过综合控制器中的控制电路设置自由模块化锂电池包的启充电压，所述启充电压可设定为所述自由模块化锂电池包满电电压的90%；

b、本***运行时，综合控制器中的电压采集电路对所述自由模块化锂电池包的电压进行实时采集；

c、当所述电压采集电路检测到所述自由模块化锂电池包的总电压高于所述启充电压时，此时发电机不工作，电控单元只通过所述自由模块化锂电池包为动力负载提供电力；

d、当所述电压采集电路检测到所述自由模块化锂电池包的总电压低于所述启充电压时，所述电压采集电路随即向所述控制电路进行反馈，所述控制电路瞬时启动所述综合控制器中的启停电路，所述启停电路利用所述自由模块化锂电池包的电压直接启动所述发电机，此时所述发电机开始做定功率发电，所述电控单元通过所述发电机和所述自由模块化锂电池包同时为所述动力负载供电；

在这期间，本***利用所述自由模块化锂电池包所具有的大电流自均衡的功能，将所述自由模块化锂电池包作为调峰体，通过对所述发电机的输出功率与所述自由模块化锂电池包的放电能力进行动态匹配，以达到整个***的高电位动态平衡，具体步骤如下：

若车辆处于重载或突然加速状态，即所述动力负载的当前功率大于所述发电机的输出功率时，所述发电机的输出功率不足以支撑所述动力负载的用电，则所述自由模块化锂电池包立即利用直流电电压优先的特性，对所述动力负载进行电力补偿，以满足所述动力负载的当前功率需求；

若车辆处于轻载或匀速行驶状态，即所述动力负载的当前功率小于所述发电机的输出功率时，所述发电机的输出功率足以支撑所述动力负载的用电，且还留有富余，则在所述发电机和所述自由模块化锂电池包共同为所述动力负载供电的同时，所述发电机利用其富余功率为所述自由模块化锂电池包进行补电；

e、当所述电压采集电路检测到所述自由模块化锂电池包的电压已经补充到所述满电电压时，所述电压采集电路随即向所述控制电路进行反馈，所述控制电路随即启动所述启停电路，所述启停电路关停所述发电机，停止为所述动力负载以及所述自由模块化锂电池包供电，所述电控单元只通过所述自由模块化锂电池包单独为所述动力负载供电；

f、当车辆处于不工作状态时，所述自由模块化锂电池包可通过外充接口进行外接充电，直至所述自由模块化锂电池包达到满电电压；

g、在所述自由模块化锂电池包处于发电机充电或外接充电的状态时，所述自由模块化锂电池包中各个锂电池模块的电池能量管理器分别对各自对应的锂电池组进行动态均衡和过充保护，具体步骤如下：

所述电池能量管理器中的每个检测芯片分别对各自所对应的电芯进行电压实时监测，当任意一支所述电芯的电压高于设定的均衡开启值时，相对应的所述检测芯片立刻开启其自身所在的均衡装置，该个所述均衡装置内的均衡开关随即闭合，接通均衡回路，该个所述均衡装置内的所述均衡电阻从对应的所述电芯中得到均衡电流并随即发热，对对应的所述电芯进行均衡；

若所述均衡装置无法抑制所述电芯电压的继续上升，且当该支过充的所述电芯的电压高于设定的过充保护值时，所述电池能量管理器中的主控制芯片立刻给所述自由模块化锂电池包中的脱桥式双稳态磁保持继电器发送断路信号，所述锂电池组随即给所述脱桥式双稳态磁保持继电器释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态磁保持继电器的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，充电回路断路，所述锂电池组停止充电，同时所述均衡装置继续进行均衡；

随着停止充电后均衡的持续进行，当过充的所述电芯的电压低于设定均衡开启值时，相对应的所述检测芯片立刻关闭其自身所在的所述均衡装置，该个所述均衡装置内的所述均衡开关随即断开，均衡回路断路，该个所述均衡装置内的所述均衡电阻停止发热，均衡完毕；同时，所述主控制芯片立刻给所述脱桥式双稳态继电器发送闭合信号，所述锂电池组随即给所述脱桥式双稳态磁保持继电器释放一个反向激励电流，所述脱桥式双稳态磁保持继电器的主触点随即闭合并脱桥，进入闭合稳定状态，充电回路接通，所述锂电池组恢复充电；

h、在所述自由模块化锂电池包处于放电状态时，所述自由模块化锂电池包中各个锂电池模块的所述电池能量管理器分别对各自对应的所述锂电池组进行过放保护，具体步骤如下：

所述电池能量管理器中的每个所述检测芯片分别对各自所对应的所述电芯进行电压实时监测，当任意一支所述电芯的电压低于设定的过放保护值时，所述电池能量管理器中的所述主控制芯片立刻给所述脱桥式双稳态磁保持继电器发送断路信号，所述锂电池组随即给所述脱桥式双稳态磁保持继电器释放一个激励电流，所述所述脱桥式双稳态磁保持继电器的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，放电回路断路，所述锂电池组停止放电。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的创新点在于将发电机输出的能源直接连接在动力负载的直流母线上，并接通锂电池包的充电回路，构成最简单直接的能量自平衡***，同时具备对外输出变量功率的能力。该***采用总电压SOC法，充分利用直流电电压优先的特性，将自由模块化锂电池包作为调峰体，通过对发电机的输出功率与自由模块化锂电池包的放电能力进行动态匹配，以达到整个***的高电位动态平衡。当发电机的输出功率不足以支持动力负载的时候，本***通过直流母线和发电机共同放电，形成双动力；当发电机的输出功率完全可以满足动力负载时，富余的电量直接通过直流母线充入锂电池模块。这种设计模式下，发电机将以最高效率进行定功率发电输出。以汽油发电机为例，定功率输出状态下的汽油发电机，燃烧排放只有变功率状态下的1/3，可大幅节约用油。

2、本实用新型的锂电池模块中同时设计有脱桥式双稳态磁保持继电器和电池能量管理器，采用多组合协同的方式对锂电池组进行保护，使得锂电池组形成了独特的模块化电池管理***。其中，脱桥式双稳态磁保持继电器采用了机械开关对动力锂电池进行安全防护，解决了传统半导体开关无法承受高压，浪涌等问题。电池能量管理器中采用了均衡电阻对锂电池模块进行能量均衡，将锂电池模块中过充电芯的电量转化为均衡电阻的热能，解决了锂电池组内部电芯的一致性问题。这两者的结合，直接提升了锂电池模块的工作能力，抗高压能力以及抗浪涌能力，使其具备大电流动态均衡能力，可实现自由串并联，并直接承受2C的充电。

3、本实用新型采用的电池能量管理器可以在锂电池模块满电的情况下，通过5~8小时的慢放电将锂电池模块中的电芯进行均衡，使其电量恢复到满电电压的80%~90%，确保锂电池模块的一致性，使得锂电池模块可以具有8~10年的使用寿命。

4、本实用新型采用的脱桥式双稳态磁保持继电器，在两个稳态切换时只需要很小的激励电流，不需要持续消耗锂电池组中的电量，保持继电器的稳态则是靠脱桥来实现的，从而保证在锂电池组进行过放保护时不再有能量消耗。

5、本实用新型的设计介于HEv***和Phev***之间，巧妙的采用中等体积的电池包和中等体积的发电机，结构简单，性能稳定，寿命较长，成本又相对较低，并且具备发电直驱式混动，动态均衡数学模型和自适应控制三大特点，特别适用于如电动三轮车、低速四轮车以及电动摩托车在内的小型低速交通工具，也可以应用在野外无电网区的多源供电***。

6、由于本实用新型在控制方法上刻意拉开了均衡范围，因此除了自由模块化锂电池包（锂电池）外，本实用新型也可以接收超级电容作为调峰体，可以应用在电动汽车或者电动巴士上。由于超级电容具有自放电的特点，因此为了维持有效工作，需要在超级电容和发电机之间通过开关进行勾连，所述的开关则可以是这些交通工具的启动钥匙。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的整体***结构原理图；

图2为本实用新型中自由模块化锂电池包的结构示意图；

图3为本实用新型中锂电池模块的结构示意图；

图4为本实用新型中脱桥式双稳态磁保持继电器处于闭合状态时的内部结构示意图；

图5为本实用新型中脱桥式双稳态磁保持继电器处于断开状态时的内部结构示意图；

图6为本实用新型中脱桥式双稳态磁保持继电器的双线圈电磁铁与双向微动开关的连接关系图。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。

参见图1所示，一种交通工具用中度混合动力驱动***，由发电机1、自由模块化锂电池包2、电控单元3、动力负载4、综合控制器5构成；所述发电机1和所述自由模块化锂电池包2分别通过直流输电线直接与所述电控单元3连接，所述电控单元3与所述动力负载4连接，所述发电机1和所述自由模块化锂电池包2可通过所述电控单元3为所述动力负载4供电；所述发电机1可通过直流输电线直接为所述自由模块化锂电池包2供电；所述综合控制器5中包括控制电路6、启停电路7和电压采集电路8；所述电压采集电路8与所述自由模块化锂电池包2连接，用于监控所述自由模块化锂电池包2的实时电压；所述启停电路7的一端与所述自由模块化锂电池包2连接，所述启停电路7的另一端与所述发电机1连接，用于控制所述发电机1启停；所述控制电路6的一端与所述电压采集电路8连接，用于接收所述电压采集电路8反馈的电压监测信息，所述控制电路6的另一端与所述启停电路7连接，用于向所述启停电路7发送启停指令。

进一步的，所述自由模块化锂电池包2可与外充接口9连接，进行外充电。

进一步的，所述发电机1为燃料发电机或光伏发电机。

进一步的，所述动力负载4为交流异步电机、永磁同步电机或永磁无刷电机。

进一步的，所述发电机1进行定功率工作，其输出电压等于所述自由模块化锂电池包2的满电电压。

进一步的，所述发电机1的输出功率略大于所述动力负载4的额定功率，且所述发电机1的输出功率小于所述动力负载4的最大功率。

进一步的，参见图2所示，所述自由模块化锂电池包2由若干个具有能量均衡功能的锂电池模块自由串并联而成。

进一步的，参见图3所示，所述锂电池模块包括锂电池组21、电池能量管理器23和脱桥式双稳态磁保持继电器22；所述锂电池组21由若干个电芯211串联而成；所述电池能量管理器23的内部包含有一个主控制芯片231和若干个与所述锂电池组21内的所述电芯211数量相对应的均衡装置，每个所述均衡装置均由检测芯片232、均衡开关233和均衡电阻234串联而成，每个所述均衡装置分别跨接在对应的所述电芯211的正负极两端，所述主控制芯片231分别与每个所述检测芯片232连接；所述脱桥式双稳态磁保持继电器22的开关部分与所述锂电池组21串联，所述脱桥式双稳态磁保持继电器22的电磁部分与所述主控制芯片231连接。

进一步的，参见图4-6所示，所述脱桥式双稳态磁保持继电器22包括一个罩壳2213，所述罩壳2213内设置有第一衔铁221、第二衔铁222、双线圈电磁铁223、工字型磁钢224、第一磁铁225、第二磁铁226和双向微动开关227；

所述第一衔铁221的下端露出于所述罩壳2213外，所述第一衔铁221的上端设置有静触点228；所述第二衔铁222的下端露出于所述罩壳2213外，所述第二衔铁222的上端设置有一块衔铁弹片229；所述衔铁弹片229的中部设置有动触点2210，所述动触点2210与所述静触点228相对应，所述衔铁弹片229的下端设置有一根与之垂直的连杆2211；所述连杆2211的中部铰接有一个磁钢固定座2212，所述工字型磁钢224设置在所述磁钢固定座2212中，所述第一磁铁225和所述第二磁铁226分别位于所述工字型磁钢224下方的左右两侧；所述双线圈电磁铁223位于所述工字型磁钢224的上方，所述双线圈电磁铁223包括一根条形导体，所述条形导体的左右两端分别缠绕有第一励磁线圈和第二励磁线圈；所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的一端分别从所述罩壳2213中引出，所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的另一端分别与所述双向微动开关227中的第一连接点2271和第二连接点2272连接；

所述双向微动开关227中还包括有第三连接点2273、金属弹片2274和拨杆2275，所述金属弹片2274的固定端连接在所述第三连接点2273上，所述金属弹片2274的活动端可在所述第一连接点2271和所述第二连接点2272之间来回摆动；所述第三连接点2273上连接有导线，并从所述罩壳2213中引出；所述拨杆2275的固定端连接在所述金属弹片2274的中部，所述拨杆2275的活动端通过一块触发弹片2214对准所述连杆2211的末端。

进一步的，所述自由模块化锂电池2包也可以替换为超级电容，由于超级电容有自放电的特点，因此需要在超级电容与发动机之间设置有开关.

本实用新型交通工具用中度混合动力驱动***的控制方法，包括以下步骤：

a、通过综合控制器5中的控制电路6设置自由模块化锂电池包2的启充电压，所述启充电压可设定为所述自由模块化锂电池包2满电电压的90%；

b、本***运行时，综合控制器5中的电压采集电路8对所述自由模块化锂电池包2的电压进行实时采集；

c、当所述电压采集电路8检测到所述自由模块化锂电池包2的总电压高于所述启充电压时，此时发电机1不工作，电控单元3只通过所述自由模块化锂电池包2为动力负载4提供电力；

d、当所述电压采集电路8检测到所述自由模块化锂电池包2的总电压低于所述启充电压时，所述电压采集电路8随即向所述控制电路6进行反馈，所述控制电路6瞬时启动所述综合控制器5中的启停电路7，所述启停电路7利用所述自由模块化锂电池包2的电压直接启动所述发电机1，此时所述发电机1开始做定功率发电，所述电控单元3通过所述发电机1和所述自由模块化锂电池包2同时为所述动力负载4供电；

在这期间，本***利用所述自由模块化锂电池包2所具有的大电流自均衡的功能，将所述自由模块化锂电池包2作为调峰体，通过对所述发电机1的输出功率与所述自由模块化锂电池包2的放电能力进行动态匹配，以达到整个***的动态平衡，具体步骤如下：

若车辆处于重载或突然加速状态，即所述动力负载4的当前功率大于所述发电机1的输出功率时，所述发电机1的输出功率不足以支撑所述动力负载4的用电，则所述自由模块化锂电池包2立即利用直流电电压优先的特性，对所述动力负载4进行电力补偿，以满足所述动力负载4的当前功率需求；

若车辆处于轻载或匀速行驶状态，即所述动力负载4的当前功率小于所述发电机1的输出功率时，所述发电机1的输出功率足以支撑所述动力负载4的用电，且还留有富余，则在所述发电机1和所述自由模块化锂电池包2共同为所述动力负载4供电的同时，所述发电机1利用其富余功率为所述自由模块化锂电池包2进行补电；

e、当所述电压采集电路8检测到所述自由模块化锂电池包2的电压已经补充到所述满电电压时，所述电压采集电路8随即向所述控制电路6进行反馈，所述控制电路6随即启动所述启停电路7，所述启停电路7关停所述发电机1，停止为所述动力负载4以及所述自由模块化锂电池包2供电，所述电控单元3只通过所述自由模块化锂电池包2单独为所述动力负载4供电；

f、当车辆处于不工作状态时，所述自由模块化锂电池包2可通过外充接口9进行外接充电，直至所述自由模块化锂电池包2达到满电电压；

g、在所述自由模块化锂电池包2处于发电机充电或外接充电的状态时，所述自由模块化锂电池包2中各个锂电池模块的电池能量管理器23分别对各自对应的锂电池组21进行动态均衡和过充保护，具体步骤如下：

所述电池能量管理器23中的每个检测芯片232分别对各自所对应的电芯211进行电压实时监测，当任意一支所述电芯211的电压高于设定的均衡开启值时，相对应的所述检测芯片232立刻开启其自身所在的均衡装置，该个所述均衡装置内的均衡开关233随即闭合，接通均衡回路，该个所述均衡装置内的所述均衡电阻234从对应的所述电芯211中得到均衡电流并随即发热，对对应的所述电芯211进行均衡；

若所述均衡装置无法抑制所述电芯211电压的继续上升，且当该支过充的所述电芯211的电压高于设定的过充保护值时，所述电池能量管理器23中的主控制芯片231立刻给所述自由模块化锂电池包2中的脱桥式双稳态磁保持继电器22发送断路信号，所述锂电池组21随即给所述脱桥式双稳态磁保持继电器22释放一个激励电流，所述脱桥式双稳态磁保持继电器22的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，充电回路断路，所述锂电池组21停止充电，同时所述均衡装置继续进行均衡；

随着停止充电后均衡的持续进行，当过充的所述电芯211的电压低于设定均衡开启值时，相对应的所述检测芯片232立刻关闭其自身所在的均衡装置，该个所述均衡装置内的均衡开关233随即断开，均衡回路断路，该个所述均衡装置内的所述均衡电阻234停止发热，均衡完毕；同时，所述主控制芯片231立刻给所述脱桥式双稳态继电器22发送闭合信号，所述锂电池组21随即给所述脱桥式双稳态磁保持继电器22释放一个反向激励电流，所述脱桥式双稳态磁保持继电器22的主触点随即闭合并脱桥，进入闭合稳定状态，充电回路接通，所述锂电池组21恢复充电；

h、在所述自由模块化锂电池包2处于放电状态时，所述自由模块化锂电池包2中各个锂电池模块的所述电池能量管理器23分别对各自对应的所述锂电池组21进行过放保护，具体步骤如下：

述电池能量管理器23中的每个所述检测芯片232分别对各自所对应的所述电芯211进行电压实时监测，当任意一支所述电芯211的电压低于设定的过放保护值时，所述电池能量管理器23中的所述主控制芯片231立刻给所述脱桥式双稳态磁保持继电器22发送断路信号，所述锂电池组21随即给所述脱桥式双稳态磁保持继电器22释放一个激励电流，所述所述脱桥式双稳态磁保持继电器22的主触点随即断开并脱桥，进入断开稳定状态，放电回路断路，所述锂电池组21停止放电。

实际测试证明，同等功率的三轮重载车，采用本实用新型的技术比燃油车节约用油50%。最关键的是，本***采用的自由模块化锂电池包电量较小，使得本***的硬件成本低于传统内燃机，但寿命约等于内燃机，这是目前全世界所有新能源交通工具中从来没有发生过的事，具有极大的推广价值。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种交通工具用中度混合动力驱动***，其特征在于：由发电机（1）、自由模块化锂电池包（2）、电控单元（3）、动力负载（4）、综合控制器（5）构成；所述发电机（1）和所述自由模块化锂电池包（2）分别通过直流输电线直接与所述电控单元（3）连接，所述电控单元（3）与所述动力负载（4）连接，所述发电机（1）和所述自由模块化锂电池包（2）可通过所述电控单元（3）为所述动力负载（4）供电；所述发电机（1）可通过直流输电线直接为所述自由模块化锂电池包（2）供电；所述综合控制器（5）中包括控制电路（6）、启停电路（7）和电压采集电路（8）；所述电压采集电路（8）与所述自由模块化锂电池包（2）连接，用于监控所述自由模块化锂电池包（2）的实时电压；所述启停电路（7）的一端与所述自由模块化锂电池包（2）连接，所述启停电路（7）的另一端与所述发电机（1）连接，用于控制所述发电机（1）启停；所述控制电路（6）的一端与所述电压采集电路（8）连接，用于接收所述电压采集电路（8）反馈的电压监测信息，所述控制电路（6）的另一端与所述启停电路（7）连接，用于向所述启停电路（7）发送启停指令。

2.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动***，其特征在于：所述自由模块化锂电池包（2）与外充接口（9）连接，进行外充电。

3.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动***，其特征在于：所述发电机（1）为燃料发电机或光伏发电机。

4.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动***，其特征在于：所述动力负载（4）为交流异步电机、永磁同步电机或永磁无刷电机。

5.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动***，其特征在于：所述发电机（1）进行定功率工作，其输出电压等于所述自由模块化锂电池包（2）的满电电压。

6.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动***，其特征在于：所述发电机（1）的输出功率略大于所述动力负载（4）的额定功率，且所述发电机（1）的输出功率小于所述动力负载（4）的最大功率。

7.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动***，其特征在于：所述自由模块化锂电池包（2）由若干个具有能量均衡功能的锂电池模块自由串并联而成。

8.根据权利要求7所述的交通工具用中度混合动力驱动***，其特征在于：所述锂电池模块包括锂电池组（21）、电池能量管理器（23）和脱桥式双稳态磁保持继电器（22）；所述锂电池组（21）由若干个电芯（211）串联而成；所述电池能量管理器（23）的内部包含有一个主控制芯片（231）和若干个与所述锂电池组（21）内的所述电芯（211）数量相对应的均衡装置，每个所述均衡装置均由检测芯片（232）、均衡开关（233）和均衡电阻（234）串联而成，每个所述均衡装置分别跨接在对应的所述电芯（211）的正负极两端，所述主控制芯片（231）分别与每个所述检测芯片（232）连接；所述脱桥式双稳态磁保持继电器（22）的开关部分与所述锂电池组（21）串联，所述脱桥式双稳态磁保持继电器（22）的电磁部分与所述主控制芯片（231）连接。

9.根据权利要求8所述的交通工具用中度混合动力驱动***，其特征在于：所述脱桥式双稳态磁保持继电器（22）包括一个罩壳（2213），所述罩壳（2213）内设置有第一衔铁（221）、第二衔铁（222）、双线圈电磁铁（223）、工字型磁钢（224）、第一磁铁（225）、第二磁铁（226）和双向微动开关（227）；

所述第一衔铁（221）的下端露出于所述罩壳（2213）外，所述第一衔铁（221）的上端设置有静触点（228）；所述第二衔铁（222）的下端露出于所述罩壳（2213）外，所述第二衔铁（222）的上端设置有一块衔铁弹片（229）；所述衔铁弹片（229）的中部设置有动触点（2210），所述动触点（2210）与所述静触点（228）相对应，所述衔铁弹片（229）的下端设置有一根与之垂直的连杆（2211）；所述连杆（2211）的中部铰接有一个磁钢固定座（2212），所述工字型磁钢（224）设置在所述磁钢固定座（2212）中，所述第一磁铁（225）和所述第二磁铁（226）分别位于所述工字型磁钢（224）下方的左右两侧；所述双线圈电磁铁（223）位于所述工字型磁钢（224）的上方，所述双线圈电磁铁（223）包括一根条形导体，所述条形导体的左右两端分别缠绕有第一励磁线圈和第二励磁线圈；所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的一端分别从所述罩壳（2213）中引出，所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的另一端分别与所述双向微动开关（227）中的第一连接点（2271）和第二连接点（2272）连接；

所述双向微动开关（227）中还包括有第三连接点（2273）、金属弹片（2274）和拨杆（2275），所述金属弹片（2274）的固定端连接在所述第三连接点（2273）上，所述金属弹片（2274）的活动端可在所述第一连接点（2271）和所述第二连接点（2272）之间来回摆动；所述第三连接点（2273）上连接有导线，并从所述罩壳（2213）中引出；所述拨杆（2275）的固定端连接在所述金属弹片（2274）的中部，所述拨杆（2275）的活动端通过一块触发弹片（2214）对准所述连杆（2211）的末端。