專利名稱：串聯(lián)型混合動力車及其發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于汽車領(lǐng)域，尤其涉及一種串聯(lián)型混合動力車及其發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
混合動力汽車是指汽車使用燃料驅(qū)動和電力驅(qū)動兩種驅(qū)動方式，優(yōu)點在于車輛啟動時，只靠電機帶動，不達到一定速度，發(fā)動機就不工作，因此，便能使發(fā)動機一直保持在最佳工況狀態(tài)，動力性好，排放量很低，而且電能的來源都是發(fā)動才幾，只需加油即可。
混合動力汽車的關(guān)鍵是混合動力系統(tǒng)，它的性能直接關(guān)系到混合動力汽車整車性能?；旌蟿恿ο到y(tǒng)可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等三種，對于串聯(lián)式
動力系統(tǒng)由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯(lián)方式組成動力單元系統(tǒng)，發(fā)動機驅(qū)動自勵同步發(fā)電機發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車。
串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運行工況(即輕載運行)，可以將發(fā)動機調(diào)整在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機的輸出來達到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動機避免了怠速和低速運轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了廢氣排放。
自勵同步發(fā)電機雖然容易控制，但效率較低，自然降低了發(fā)電能量轉(zhuǎn)換效率，另夕卜，當(dāng)車輛處于啟動、加速、爬坡工況(即重載運行)時，發(fā)動機、發(fā)電機組和電池組共同向電動機提供電能。此時，發(fā)動機的輸出扭矩逐漸增大，使發(fā)動機逐漸偏離最佳工況點，從而降低了發(fā)動機的燃油燃燒效率，增加了油耗量和廢氣排放。
現(xiàn)有技術(shù)還提供一種較先進的串連型混合動力系統(tǒng)，由發(fā)動機通過軸聯(lián)器機械耦合永磁發(fā)電機，通過PWM (Pulse Width Modulation,脈寬調(diào)制)調(diào)制穩(wěn)壓，輸出穩(wěn)定直流電能，供給電動機驅(qū)動汽車。此法，發(fā)動機雖然能夠在較佳工況下工作，由于PWM脈沖電壓頻率高、上升沿陡，含有較多的諧波分量，會產(chǎn)生大功率高頻干擾，且PWM調(diào)制穩(wěn)壓控制器價格昂貴；另外要消除高頻干擾，獲取純凈直流電能，需安裝濾波和抗千擾裝置，勢必增加故障率和提高設(shè)備成本，不利于推廣應(yīng)用。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置，使發(fā)電機機在輕載和重載情況下,發(fā)動機都能保持于最佳工況點附近工作，且不產(chǎn)生高頻干擾。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的， 一種串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置，所述發(fā)電裝置包括發(fā)動機和與所述發(fā)動機連接的7lc磁發(fā)電機，所述永磁發(fā)電機具有三相繞組線圈，所述發(fā)電裝置還包括
永磁發(fā)電機控制器，其連接于所述發(fā)動機與所述永磁發(fā)電機之間，當(dāng)負載電流值在基準(zhǔn)電流值范圍內(nèi)時，控制所述三相繞組線圈為星形連接，并控制所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速保持于第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)；當(dāng)負載電流值超出基準(zhǔn)電流值范圍時，控制所述三相繞組線圈為可防止環(huán)流的等效三角形連接，并控制所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速保持于第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，使得所述發(fā)動機處于最佳工況點；
所述永磁發(fā)電機的正、負直流母線之間連接有儲能裝置，所述儲能裝置與所述永磁發(fā)電機控制器電氣連接。
本實用新型的另 一 目的在于提供一種采用上述串聯(lián)型混合動力車發(fā)電裝置的混合動力車。
本實用新型通過控制選擇所述永J茲發(fā)電機三相繞組線圈采用星形或可防止環(huán)流的等效三角形連接，實現(xiàn)雙基頻發(fā)電,利用儲能裝置保證所述三相繞組線圈連接方式變化時，使所述永磁發(fā)電機具有穩(wěn)定的輸出電壓。不管在輕載還是重
6載工況下，均能根據(jù)所述三相繞組線圈的輸出電壓和輸出電流狀態(tài)，控制所述 發(fā)動機始終保持于最佳工況點附近，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了油耗量 和廢氣排放，且所述等效三角形連接的方式也避免了所述繞組線圏環(huán)流的出現(xiàn)。 與現(xiàn)有技術(shù)PWM調(diào)制穩(wěn)壓相比，本技術(shù)方案不產(chǎn)生高頻干擾，且成本低，易 于推廣。


圖1是本實用新型實施例提供的串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)原理
示意圖2是圖1中7ja茲發(fā)電機控制器與7ja茲發(fā)電機三相繞組線圈的連接示意圖； 圖3是圖1中發(fā)動機的工況示意圖。
具體實施方式
為了使本實用新型要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處 所描述的具體實施例,僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
本實用新型實施例中，串聯(lián)型混合動力車包括發(fā)動機、與發(fā)動機連接的永 磁發(fā)電機以及連接于發(fā)動機與永磁發(fā)電機之間的永磁發(fā)電機控制器，永磁發(fā)電 機控制器上設(shè)置基準(zhǔn)電流、輕載工況對應(yīng)的第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，以及重載工況對應(yīng) 的第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，實時檢測永磁發(fā)電機輸出的電流值，控制永磁發(fā)電機三相繞 組線圈為星形連接或者等效三角形連接，并控制發(fā)動機在第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速或第二 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)運行，從而使7ia茲發(fā)電機具有穩(wěn)定的輸出電壓。不管在輕載還 是重載工況下，均能根據(jù)三相繞組線圈的輸出電壓和輸出電流狀態(tài)，控制發(fā)動 機始終保持于最佳工況點附近，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了油耗量和廢 氣排放，同時減少了高頻千擾，且等效三角形連接的方式也避免了繞組線圏環(huán) 流的出現(xiàn)。
7本實用新型實施例提供的串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)原理如圖1
和圖2所示，包括發(fā)動機1、與發(fā)動機1通過聯(lián)軸器機械耦合的永磁發(fā)電機2, 永磁發(fā)電機2具有三相繞組線圈21，于發(fā)動機1與永^茲發(fā)電機2之間連接有永 磁發(fā)電機控制器，該永^磁發(fā)電機控制器可選擇三相繞組線圈21為星形或等效三 角形連接，并根據(jù)三相繞組線圈21的輸出電壓與輸出電流狀態(tài)控制發(fā)動機1 處于最佳工況點。于永f茲發(fā)電機2的正、負直流母線之間連接有儲能裝置5, 永磁發(fā)電機控制器與儲能裝置5電氣連接。
具體地，上述永磁發(fā)電機控制器包括電控開關(guān)器件41和反饋控制裝置42， 電控開關(guān)器件41與三相繞組線圏21尾端連接,反饋控制裝置42與發(fā)動機ECU 6連接，可根據(jù)永》茲發(fā)電機2運行狀態(tài)控制電控開關(guān)器件41動作及發(fā)動機1的 轉(zhuǎn)速；另外上述反々貴控制裝置42分別與電控開關(guān)器件41、三相繞組線圈21的 輸出端及車輛中央控制器7連接。
本實施例中，上述永J茲發(fā)電機2的三相繞組線圈21的出廠設(shè)計為星形/三 角形連接。為了防止三角連接時產(chǎn)生環(huán)流，于三相繞組線圈21的頭端和尾端分 別連接有第一整流橋22和第二整流橋23,第一整流橋22和第二整流橋23的 正、負極分別與永磁發(fā)電機2的正、負直流母線25連接，電控開關(guān)器件41設(shè) 置于三相繞組線圈21的尾端。當(dāng)電控開關(guān)器件41由反饋控制裝置42控制吸合 時，三相繞組線圈21的尾端形成電氣短接，此時三相繞組線圈21呈星形連接； 當(dāng)電控開關(guān)器件41斷開時，因三相繞組線圈21的頭端和尾端分別與第一整流 橋22和第二整流橋23連接，此時三相繞組線圈21呈等效三角形連接。
三相繞組線圏21經(jīng)整流后的輸出端即直流母線25上設(shè)置有電流互感器 26,該電流互感器26還與反饋控制裝置42連接，用于檢測永磁發(fā)電機2輸出 電流大小，以供反饋控制裝置42控制電控開關(guān)器件41動作。儲能裝置5連接 于正、負直流母線25之間，以保證繞組線圏連接改變過程，永^茲發(fā)電機2具有 穩(wěn)定的輸出電壓。其中，儲能裝置5可以是電池或者超級電容。
上述反饋控制裝置42包括雙基頻控制器421、電流比較器422、轉(zhuǎn)速控制器423、電壓比較器424、轉(zhuǎn)速比較器425。于雙基頻控制器421上設(shè)置有基準(zhǔn) 電流、發(fā)動機1在輕載工況下對應(yīng)的第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(此時負載電流值在基準(zhǔn)電 流值范圍內(nèi))以及發(fā)動機1在重載工況下對應(yīng)的第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(此時負載電流 值超出基準(zhǔn)電流值范圍)。電流比較器422輸入端，分別與電流互感器26和雙 基頻控制器421的基準(zhǔn)電流輸出端口連接，輸出端與雙基頻控制器421的輸入 端連接；電流互感器26檢測永磁發(fā)電機2輸出電流后，通過電流比較器422 比較輸出電流與基準(zhǔn)電流的大小。電控開關(guān)器件41連接于雙基頻控制器421 上，當(dāng)永磁發(fā)電機2輸出電流在雙基頻控制器421的基準(zhǔn)電流范圍內(nèi)時，雙基 頻控制器421控制閉合電控開關(guān)器件41,使永J茲發(fā)電機2的三相繞組線圈21 為星形連接；當(dāng)7Ja茲發(fā)電機2輸出電流超出雙基頻控制器421的基準(zhǔn)電流范圍 時，雙基頻控制器421控制斷開電控開關(guān)器件41，使永1茲發(fā)電機2的三相繞組 線圈21為等效三角形連接。
電壓比較器424輸入端，分別與7Ja茲發(fā)電機2輸出端和混合動力車的中央 控制器7連接，通過電壓比較器424對永石茲發(fā)電機2的輸出電壓與中央控制器 7輸出的控制電壓進行比較產(chǎn)生一轉(zhuǎn)速控制信號，并將該轉(zhuǎn)速控制信號輸出到 轉(zhuǎn)速控制器423。轉(zhuǎn)速控制器423的輸入端，分別與電壓比較器424輸出端和轉(zhuǎn) 速比較器425輸出端連接，輸出端與發(fā)動機ECU6連接。
于雙基頻控制器421上還設(shè)置第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速和第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速比較器 425輸入端，分別與雙基頻控制器421基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速輸出端和發(fā)動機ECU 6的發(fā)動 機轉(zhuǎn)速輸出端連接，發(fā)動機ECU 6用于控制發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速比較器425 輸出端與轉(zhuǎn)速控制器423輸入端連接，轉(zhuǎn)速比較器425將發(fā)動機1轉(zhuǎn)速與第一 基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速或第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速進行比較，輸出轉(zhuǎn)速箝制信號，以使轉(zhuǎn)速控制器423 箝制電壓比較器424輸出的轉(zhuǎn)速控制電壓，并將該轉(zhuǎn)速控制電壓輸出至發(fā)動機 ECU 6，當(dāng)發(fā)動機1處于輕載運行狀態(tài)和重載運行狀態(tài)時，分別控制發(fā)動機1 的實際運行速度在第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速閾值范圍和第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速閾值范圍內(nèi)，避免發(fā) 動機超速運轉(zhuǎn)。以圖3所示的工況圖為例，在輕載工況下，采用星形接法，當(dāng)轉(zhuǎn)速偏離第
一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(2000rpm)時，轉(zhuǎn)速控制器423向發(fā)動機ECU 6發(fā)出控制指令， 利用發(fā)動機ECU 6保證發(fā)動機1保持在第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(2000rpm )范圍內(nèi)，此 時發(fā)動機1輸出功率最大值為71kW，扭矩達到最大值340Nm，使發(fā)動機1始 終處于最佳工況點；在重載工況下，采用等效三角形接法，由于等效三角形接 法對應(yīng)的轉(zhuǎn)速需要達到星形接法對應(yīng)轉(zhuǎn)速的1.732倍，即第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速需達 3400rpm。當(dāng)轉(zhuǎn)速偏離第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速(3400rpm)時，轉(zhuǎn)速控制器423同樣向發(fā) 動機ECU 6發(fā)出控制指令，利用發(fā)動機ECU 6保證發(fā)動機1保持在第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn) 速(3400rpm)范圍內(nèi)，此時發(fā)動機1輸出功率接近最大值為98kW,扭矩降為 270Nm,保證汽車在重載運行時也處于最佳工況點。
本實用新型實施例,還提供了 一種混合動力車，該混合動力車采用上述發(fā)電 裝置，該混合動力車還包括中央控制器7，其與反々貴控制裝置42中的電壓比較 器424連接，具體如圖2所示，用于控制永磁發(fā)電機控制器，以根據(jù)運行狀態(tài)調(diào) 整永磁發(fā)電機2的發(fā)電狀態(tài)。
與現(xiàn)有技術(shù)PWM調(diào)制穩(wěn)壓相比，本實用新型實施例消除高頻干擾，且成
本低，易于推廣。
以上所述^f又為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，
凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng) 包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求1、一種串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置，包括發(fā)動機和與所述發(fā)動機連接的永磁發(fā)電機，所述永磁發(fā)電機具有三相繞組線圈，其特征在于，所述發(fā)電裝置還包括永磁發(fā)電機控制器，其連接于所述發(fā)動機與所述永磁發(fā)電機之間，當(dāng)負載電流值在基準(zhǔn)電流值范圍內(nèi)時，控制所述三相繞組線圈為星形連接，并控制所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速保持于第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)；當(dāng)負載電流值超出基準(zhǔn)電流值范圍時，控制所述三相繞組線圈為可防止環(huán)流的等效三角形連接，并控制所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速保持于第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，使得所述發(fā)動機處于最佳工況點；所述永磁發(fā)電機的正、負直流母線之間連接有儲能裝置，所述儲能裝置與所述永磁發(fā)電機控制器電氣連接。
2、 如權(quán)利要求1所述的串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置，其特征在于，所述 發(fā)電裝置還包括控制所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速的發(fā)動機ECU;所述永;茲發(fā)電機控制器包 括電控開關(guān)器件，其與所述三相繞組線圈的尾端連接；反饋控制裝置，根據(jù)永磁發(fā)電機運行狀態(tài)控制所述電控開關(guān)器件動作，所述 反饋控制裝置還與所述發(fā)動機ECU連接，并通過所述發(fā)動機ECU控制所述發(fā) 動機轉(zhuǎn)速。
3、 如權(quán)利要求2所述的串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置，其特征在于，所述 三相繞組線圈的頭端和尾端分別連接有第一整流橋和第二整流橋，所述第一整 流橋、第二整流橋,分別與所迷永;茲發(fā)電機的正、負直流母線連接，通過直流母 線向外輸出直流電能；所述電控開關(guān)器件設(shè)置于所述三相繞組線圈的尾端，所 述電控開關(guān)器件的三個端子分別與三相繞組線圏尾端的三個端子連接，當(dāng)所述 電控開關(guān)器件由所述反々貴控制裝置控制吸合、導(dǎo)通時，能令與電控開關(guān)器件連 接的所述三相繞組線圈端子產(chǎn)生電氣短路，使所述三相繞組線圈呈星形連接； 當(dāng)所述電控開關(guān)器件斷開時，因所述三相繞組線圈的兩端同時與所述第一、第二整流橋連接，所述三相繞組線圏呈等效三角形連接。
4、 如權(quán)利要求2所述的串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置，其特征在于，于所述永磁發(fā)電機輸出端連接有檢測所述7la茲發(fā)電機輸出電流大小的電流互感器， 所述電流互感器還與所述反饋控制裝置連接。
5、 如權(quán)利要求4所述的串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置，其特征在于，所述 反饋控制裝置包括雙基頻控制器、電流比較器、電壓比較器、轉(zhuǎn)速比較器以及轉(zhuǎn)速控制器；所述雙基頻控制器中設(shè)置有基準(zhǔn)電流、輕載工況對應(yīng)的第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速和重 載工況對應(yīng)的第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速；所述電流比較器的輸入端，分別與所述電流互感器和所述雙基頻控制器的 基準(zhǔn)電流輸出端口連接，輸出端與所述雙基頻控制器的輸入端連接，比較所述 永磁發(fā)電機輸出電流與所述雙基頻控制器中設(shè)置的基準(zhǔn)電流；當(dāng)所述7lof茲發(fā)電 機輸出電流在所述雙基頻控制器中設(shè)置的基準(zhǔn)電流值范圍內(nèi)時，所述雙基頻控 制器控制所述三相繞組線圈為星形連接；當(dāng)所述永^茲發(fā)電機輸出電流超出所述 雙基頻控制器中設(shè)置的基準(zhǔn)電流值范圍時，所述雙基頻控制器控制所述三相繞 組線圈為可防止環(huán)流的等效三角形連接；所述電壓比較器的輸入端，分別與所述永磁發(fā)電機的直流母線和外部中央 控制器連接，所述中央控制器輸出發(fā)電控制電壓；所述電壓比較器比較所述永磁發(fā)電機輸出電壓與所述中央控制器輸出的發(fā)電控制電壓，輸出轉(zhuǎn)速控制信號； 所述轉(zhuǎn)速比較器的輸入端，分別與所述發(fā)動機ECU的轉(zhuǎn)速輸出端和所述雙 基頻控制器的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速輸出端連接，將所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速與所述雙基頻控制器中 設(shè)置的第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速或者第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速進行比較，輸出轉(zhuǎn)速箝制信號；所述轉(zhuǎn)速控制器的輸入端，分別與所述電壓比較器輸出端和所述轉(zhuǎn)速比較 器輸出端連接，輸出端與所述發(fā)動機ECU連接，根據(jù)所述電壓比較器輸出的轉(zhuǎn) 速控制信號和所述轉(zhuǎn)速比較器輸出的轉(zhuǎn)速箝制信號發(fā)送轉(zhuǎn)速控制電壓至所述發(fā) 動機ECU，以控制所述發(fā)動機的轉(zhuǎn)速保持于第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速或第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。
6、 如權(quán)利要求1至5任一項所述的串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置，其特征 在于，所述儲能裝置為電池或者超級電容。
7、 一種采用權(quán)利要求1至5任一項所述的串聯(lián)型混合動力車的發(fā)電裝置的混合動力車。
8、 如權(quán)利要求7所述的混合動力車，其特征在于，所述混合動力車包括中 央控制器，控制所述永i茲發(fā)電機控制器，以根據(jù)車輛運行狀態(tài)調(diào)整所述永磁發(fā)電 ^/L的發(fā)電狀態(tài)。
專利摘要本實用新型涉及一種串聯(lián)型混合動力車及其發(fā)電裝置，發(fā)電裝置包括發(fā)動機和與發(fā)動機連接、具有三相繞組線圈的永磁發(fā)電機，還包括永磁發(fā)電機控制器，連接于發(fā)動機與永磁發(fā)電機之間，當(dāng)負載電流值在基準(zhǔn)電流值范圍內(nèi)時，控制三相繞組線圈為星形連接，并控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持于第一基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)；當(dāng)負載電流值超出基準(zhǔn)電流值范圍時，控制三相繞組線圈為可防止環(huán)流的等效三角形連接，并控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持于第二基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，使得發(fā)動機處于最佳工況點；永磁發(fā)電機的正、負直流母線之間連接有儲能裝置，儲能裝置與永磁發(fā)電機控制器電氣連接。本實用新型通過控制三相繞組線圈采用星形或可防止環(huán)流的等效三角形連接，使永磁發(fā)電機具有雙基頻特性。
文檔編號B60K6/20GK201291755SQ20082021231
公開日2009年8月19日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者張宏亮 申請人:張宏亮