CN102431463B - 车辆的增程装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种车辆的增程装置，该车辆的增程装置包括顺次连接的发动机、起发一体式电机、增程控制单元及蓄电模块，其中，发动机同轴连接于起发一体式电机，增程控制单元包括处理控制模块及与处理控制模块连接的起发切换模块，处理控制模块根据车辆的整车控制单元发出的指令驱动起发切换模块使得起发一体式电机与蓄电模块接通，发动机带动起发一体式电机发电，起发一体式电机将产生的电能经增程控制单元转换后供给蓄电模块充电。蓄电模块驱动电动汽车运行。通过本发明，可以使得电动汽车行驶里程增加、且降低了电动汽车的行驶成本。

Description

车辆的增程装置

技术领域

本发明涉及汽车领域，特别地，涉及一种电动汽车的增程装置。

背景技术

当前普遍使用的燃油发动机汽车存在着各种各样的弊病，如：能量利用率不高、废气排放污染环境以及石油资源的日益枯竭。20世纪90年代以来，随着民间和政府对节能环保的认识越来越高，世界各国纷纷加大了对电动汽车领域的扶持力度，各种各样的电动汽车脱颖而出。

近几年，随着电动汽车技术的进步，尤其是电池技术进步，以及排放法规的日趋严格，民间和政府部门对电动汽车商业化的期待与日俱增。因此，纯电动汽车问世了。然而，纯电动汽车存在行驶里程短且成本高的缺点。这些缺点成为电动汽车商业化的障碍。

发明内容

本发明目的在于提供一种车辆的增程装置，以解决纯电动汽车行驶里程短且成本高的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种车辆的增程装置，该车辆的增程装置包括顺次连接的发动机、起发一体式电机、增程控制单元及蓄电模块，其中，发动机同轴连接于起发一体式电机，增程控制单元包括处理控制模块及与处理控制模块连接的起发切换模块，处理控制模块根据车辆的整车控制单元发出的指令驱动起发切换模块使得起发一体式电机与蓄电模块接通，发动机带动起发一体式电机发电，起发一体式电机将产生的电能经增程控制单元转换后供给蓄电模块充电。

进一步地，处理控制模块经一通讯模块接收来自整车控制单元发出的指令。

进一步地，起发一体式电机经第一逆变模块或第二逆变模块与蓄电模块接通。

进一步地，处理控制模块接收来自整车控制单元的起动指令，并根据起动指令生成第一驱动指令，并将第一驱动指令发送给起发切换模块，起发切换模块根据第一驱动指令使得起发一体式电机与第一逆变模块接通，此时，起发一体式电机与第二逆变模块断开。

进一步地，蓄电模块输出第一直流电给第一逆变模块，处理控制模块根据起动指令还生成了第一执行指令，并将第一执行指令发送给一执行模块，执行模块根据第一执行指令对发动机接通车辆的点火器、向车辆供应燃油及打开车辆的节气门。

进一步地，处理控制模块根据起动指令还生成了第一逆变指令，并将第一逆变指令发送给逆变控制模块，逆变控制模块根据第一逆变指令驱动第一逆变模块将第一直流电转换为第一交流电。

进一步地，第一逆变模块将第一交流电输出给起发一体式电机，起发一体式电机在第一交流电的作用下运转，起发一体式电机带动发动机旋转。

进一步地，处理控制模块还连接有一转速检测模块，转速检测模块用于检测发动机的实际转速，进而得到转速信号，并将转速信号发送给处理控制模块；处理控制模块判断发动机的实际转速是否达到标准转速，如果达到，则发动机起动成功。

进一步地，发动机起动成功后，处理控制模块接收来自整车控制单元的怠速预热指令，并根据怠速预热指令生成第二执行指令，并将第二执行指令发送给执行模块，执行模块根据第二执行指令调节点火器的点火角度、燃油的量及节气门的开度，发动机空载运行一段标准时间。

进一步地，处理控制模块根据怠速预热指令还生成第二驱动指令，并将第二驱动指令发送给起发切换模块，起发切换模块根据第二驱动指令使得起发一体式电机与第二逆变模块接通，此时，起发一体式电机与第一逆变模块断开。

进一步地，起发一体式电机在发动机的带动下产生第二交流电，并将第二交流电输出给第二逆变模块。

进一步地，处理控制模块接收来自整车控制单元的发电指令，并根据发电指令生成第二逆变指令，并将第二逆变指令发送给逆变控制模块，逆变控制模块根据第二逆变指令驱动第二逆变模块将第二交流电转换为第二直流电，第二逆变模块输出第二直流电给蓄电模块充电。

进一步地，处理控制模块接收来自整车控制单元的停止指令，并根据停止指令生成第三执行指令，并将第三执行指令发送给执行模块，执行模块根据第三执行指令关断点火器、停止供应燃油及关闭节气门。

进一步地，发动机为转子发动机。

本发明具有以下有益效果：

通过本发明，可以使得电动汽车行驶里程增加、且降低了电动汽车的行驶成本。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

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

图1是本发明优选实施例的车辆的增程装置的结构示意图；以及

图2是本发明优选实施例的车辆的增程装置的工作流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

请参见图1，车辆的增程装置包括顺次连接的发动机1、起发一体式电机3、增程控制单元5及蓄电模块9。其中，发动机1同轴连接于起发一体式电机3。增程控制单元5包括一处理控制模块51及与处理控制模块51连接的起发切换模块53。处理控制模块51根据车辆的整车控制单元7发出的指令驱动起发切换模块53使得起发一体式电机3与蓄电模块9接通。发动机1带动起发一体式电机3发电，起发一体式电机3将产生的电能经增程控制单元5转换后供给蓄电模块9充电。

请参见图2，本发明的车辆的增程装置控制发电及充电的过程主要包括如下几个阶段：第一步S01，即起动阶段；第二步S02，即控制系统判断发动机1是否起动成功，如果发动机1未成功起动则返回到第一步S01；如果发动机1起动成功则进入第三步S03，即怠速预热阶段；完成第三步S03后，则进入第四步S04，即发电阶段；完成第四步S04后，则进入第五步S05，即停机阶段。

请再次参见图1，以下详细阐述车辆的增程装置在每个运行阶段的工作过程。

进入起动阶段时，电动汽车的整车控制单元7发出起动指令给增程控制单元5的通讯模块52，通讯模块52进而将起动指令发送给处理控制模块51。处理控制模块51根据起动指令生成第一执行指令、第一驱动指令及第一逆变指令，并分别将第一执行指令、第一驱动指令及第一逆变指令发送给执行模块12、起发切换模块53及逆变控制模块54。执行模块12根据第一执行指令给发动机1接通车辆的点火器、向车辆供应燃油及打开车辆的节气门。同时，起发切换模块53根据第一驱动指令使得起发一体式电机3与第一逆变模块55接通，进而与蓄电模块9电连接。当起发一体式电机3与第一逆变模块55接通时，起发一体式电机3与第二逆变模块56是断开。蓄电模块9输出第一直流电，逆变控制模块54根据第一逆变指令驱动第一逆变模块55将第一直流电转换为第一交流电，第一逆变模块55将第一交流电输出给起发一体式电机3，起发一体式电机3在第一交流电的作用下开始起动。因为起发一体式电机3与发动机1是同轴连接的，因此，起发一体式电机3带动发动机1旋转。在起动阶段中，起发一体式电机3相当于电动机。

优选地，处理控制模块51由电源模块57供给电能，电源模块57的电能来自12V的蓄电池。

优选地，在第一逆变模块55将蓄电模块9输出的第一直流电转换为第一交流电的过程中，逆变控制模块54及处理控制模块实现对第一逆变模块55的逆变控制。

优选地，为了准确判断发动机1是否起动成功，转速检测模块14检测到发动机1的转速，从而得到转速信号。转速检测模块14将转速信号传送给处理控制模块51，处理控制模块51根据转速信号得到发动机1的实际转速。处理控制模块51判断发动机1的实际转速是否达到标准转速，如果达到，则发动机1起动成功。如果未达到，则发动机1连续运行一设定时间段，在设定时间段内，如果发动机1的实际转速仍未达到标准转速，则电动汽车的整车控制单元7发出停止指令给通讯模块52，通讯模块52进而将停止指令发送给处理控制模块51。处理控制模块51根据停止指令使得整个车辆的增程装置停止工作。如果发动机1按设定的次数仍未起动成功，则处理控制模块51生成故障信号经通讯模块52发送给电动汽车的整车控制单元7。

如发动机1起动成功，则发动机1进入怠速预热阶段。怠速预热阶段是起动阶段与发电阶段的过渡阶段，其主要作用是使得发动机1稳定运行，从而提高发动机1的有效功率。进入怠速预热阶段时，电动汽车的整车控制单元7发出怠速预热指令给通讯模块52，通讯模块52进而将怠速预热指令发送给处理控制模块51。处理控制模块51根据怠速预热指令生成第二执行指令及第二驱动指令，并分别将第二执行指令及第二驱动指令发送给执行模块12以及起发切换模块53。执行模块12根据第二执行指令调节发动机1的点火器的点火角度、燃油量以及节气门的开度。同时，起发切换模块53根据第二驱动指令使得起发一体式电机3与第二逆变模块56接通，进而与蓄电模块9电连接。当起发一体式电机3与第二逆变模块56接通时，起发一体式电机3与第一逆变模块55是断开。此时，起发一体式电机3从电动机转变成发电机开始工作。当发动机1的实际转速提高到怠速，发动机1空载运行一段时间进行预热，在整个怠速预热阶段，发电装置不向负载输送电能。

在怠速预热阶段，发动机1的转速稳定后，即进入发电阶段。进入发电阶段时，电动汽车的整车控制单元7发出发电指令给通讯模块52，通讯模块52进而将发电指令发送给处理控制模块51。处理控制模块51根据发电指令生成第二逆变指令，并将第二逆变指令发送给逆变控制模块54。起发一体式电机3在发动机1的带动下产生第二交流电，并将第二交流电输出给第二逆变模块56。逆变控制模块54根据第二逆变指令驱动第二逆变模块56将第二交流电转换为第二直流电。第二逆变模块56输出的第二直流电输出给蓄电模块9，进而对蓄电模块9充电。

优选地，第二逆变模块56包括依次连接的整流模块561及DC/DC模块563。起发一体式电机3输出的第二交流电经整流模块561整流后生成第三直流电，第三直流电经DC/DC模块563后生成第二直流电。

优选地，在整流模块561将起发一体式电机3输出的第二交流电转换为第三直流电的过程中，逆变控制模块54及处理控制模块51实现对整流模块561的逆变控制。

在蓄电模块9充电的过程中，蓄电模块9同时给负载供电。具体为：蓄电模块9输出的第四直流电经第三逆变模块6转换成第三交流电输出给电动机8，电动机8在第三交流电的作用下运转，进而，电动机8带动负载运行。在本发明中，负载为电动汽车的车轮。

优选地，在发电阶段，发动机1的运转产生大量的热量，从而使得发动机1的温度升高。为降低发动机1的温度，采用一套降温装置11对发动机1进行降温。优选地，该降温装置11采用直流水泵对设置于发动机1上的水管供水。当发动机1因运转产生热量导致温度升高时，发动机1的热量传递给水管中流动的水，从而降低发动机1的温度。

当电动汽车需要停下来时，则进入停止阶段时，电动汽车的整车控制单元7发出停止指令给通讯模块52，通讯模块52进而将停止指令发送给处理控制模块51。处理控制模块51根据停止指令生成第三执行指令，并将第三执行指令发送给执行模块12。执行模块12根据第三执行指令对发动机1关断点火器、停止向车辆供应燃油及完全关闭车辆的节气门。当转速检测模块14检测到发动机1的转速为零时，即：发动机1停止运转，降温装置11的水泵停止对发动机1的水管供水。

更优选地，当发动机1停止运转后，温度检测模块13检测用于降低发动机1的温度的水的温度，从而得到温度信号。温度检测模块13将温度信号发送给处理控制模块51，处理控制模块51根据温度信号判断水的温度是否超过标准温度，如果超过，则处理控制模块51驱动散热装置15对水进行散热。优选地，散热装置15采用风扇。

在本发明中，蓄电模块9优选采用动力电池，通讯模块52优选采用CAN收发电路。发动机1优选采用结构简单、体积小、功重比高的转子发动机。

由以上可知，当电动汽车在行驶的过程中蓄电模块9内的电能不足时，则可通过整车控制单元7先后发送起动指令、怠速预热指令、发电指令及停止指令给增程控制单元5，增程控制单元5进而控制发动机1带动起发一体式电机3发电。起发一体式电机3将产生的电能经增程控制单元5转换后供给蓄电模块9充电。蓄电模块9进而将电能输出给电动机8，电动机8进行驱动电动汽车的车轮继续运行，从而使得电动汽车行驶的里程更远。与燃油相比，电能相对来说比较节能，因此，同时也降低了电动汽车的成本。

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

Claims (14)

1.一种车辆的增程装置，其特征在于，所述车辆的增程装置包括顺次连接的发动机（1）、起发一体式电机（3）、增程控制单元（5）及蓄电模块（9），其中，所述发动机（1）同轴连接于所述起发一体式电机（3），所述增程控制单元（5）包括处理控制模块（51）及与所述处理控制模块（51）连接的起发切换模块（53），所述处理控制模块（51）根据车辆的整车控制单元（7）发出的指令驱动所述起发切换模块（53）使得所述起发一体式电机（3）与所述蓄电模块（9）接通，所述发动机（1）带动所述起发一体式电机（3）发电，所述起发一体式电机（3）将产生的电能经所述增程控制单元（5）转换后供给所述蓄电模块（9）充电，当电动汽车在行驶的过程中蓄电模块（9）内的电能不足时，通过整车控制单元（7）先后发送起动指令、怠速预热指令、发电指令及停止指令给增程控制单元（5），增程控制单元（5）进而控制发动机（1）带动起发一体式电机（3）发电，起发一体式电机（3）将产生的电能经增程控制单元（5）转换后供给蓄电模块（9）充电，蓄电模块（9）进而将电能输出给电动机（8），电动机（8）进行驱动电动汽车的车轮继续运行，从而使得电动汽车行驶的里程更远。

2.根据权利要求1所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述处理控制模块（51）经一通讯模块（52）接收来自所述整车控制单元（7）发出的所述指令。

3.根据权利要求2所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述起发一体式电机（3）经第一逆变模块（55）或第二逆变模块（56）与所述蓄电模块（9）接通。

4.根据权利要求3所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述处理控制模块（51）接收来自所述整车控制单元（7）的起动指令，并根据所述起动指令生成第一驱动指令，并将所述第一驱动指令发送给所述起发切换模块（53），所述起发切换模块（53）根据所述第一驱动指令使得所述起发一体式电机（3）与所述第一逆变模块（55）接通，此时，所述起发一体式电机（3）与所述第二逆变模块（56）断开。

5.根据权利要求4所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述蓄电模块（9）输出第一直流电给所述第一逆变模块（55），所述处理控制模块（51）根据所述起动指令还生成了第一执行指令，并将所述第一执行指令发送给一执行模块（12），所述执行模块（12）根据所述第一执行指令对所述发动机（1）接通所述车辆的点火器、向所述车辆供应燃油及打开所述车辆的节气门。

6.根据权利要求5所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述处理控制模块（51）根据所述起动指令还生成了第一逆变指令，并将所述第一逆变指令发送给逆变控制模块（54），所述逆变控制模块（54）根据所述第一逆变指令驱动所述第一逆变模块（55）将所述第一直流电转换为第一交流电。

7.根据权利要求6所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述第一逆变模块（55）将所述第一交流电输出给所述起发一体式电机（3），所述起发一体式电机（3）在所述第一交流电的作用下运转，所述起发一体式电机（3）带动所述发动机（1）旋转。

8.根据权利要求7所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述处理控制模块（51）还连接有一转速检测模块（14），所述转速检测模块（14）用于检测所述发动机（1）的实际转速，进而得到转速信号，并将所述转速信号发送给所述处理控制模块（51）；所述处理控制模块（51）判断所述发动机（1）的实际转速是否达到标准转速，如果达到，则所述发动机（1）起动成功。

9.根据权利要求8所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述发动机（1）起动成功后，所述处理控制模块（51）接收来自所述整车控制单元（7）的怠速预热指令，并根据所述怠速预热指令生成第二执行指令，并将所述第二执行指令发送给所述执行模块（12），所述执行模块（12）根据所述第二执行指令调节所述点火器的点火角度、所述燃油的量及所述节气门的开度，所述发动机（1）空载运行一段标准时间。

10.根据权利要求9所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述处理控制模块（51）根据所述怠速预热指令还生成第二驱动指令，并将所述第二驱动指令发送给所述起发切换模块（53），所述起发切换模块（53）根据所述第二驱动指令使得所述起发一体式电机（3）与所述第二逆变模块（56）接通，此时，所述起发一体式电机（3）与所述第一逆变模块（55）断开。

11.根据权利要求10所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述起发一体式电机（3）在所述发动机（1）的带动下产生第二交流电，并将所述第二交流电输出给所述第二逆变模块（56）。

12.根据权利要求11所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述处理控制模块（51）接收来自所述整车控制单元（7）的发电指令，并根据所述发电指令生成第二逆变指令，并将所述第二逆变指令发送给所述逆变控制模块（54），所述逆变控制模块（54）根据所述第二逆变指令驱动所述第二逆变模块（56）将所述第二交流电转换为第二直流电，所述第二逆变模块（56）输出所述第二直流电给所述蓄电模块（9）充电。

13.根据权利要求12所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述处理控制模块（51）接收来自所述整车控制单元（7）的停止指令，并根据所述停止指令生成第三执行指令，并将所述第三执行指令发送给所述执行模块（12），所述执行模块（12）根据所述第三执行指令关断所述点火器、停止供应所述燃油及关闭所述节气门。

14.根据权利要求1所述的车辆的增程装置，其特征在于，所述发动机（1）为转子发动机。

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