CN102991335A - 一种串联式混合动力系统 - Google Patents

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赵建虎
高小二
蒋平
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Abstract

本发明一种串联式混合动力系统，包括发动机、发电机、第一电源和第二电源，所述发动机输出轴与所述发电机输入轴相连接；所述发电机具有第一绕组和第二绕组，所述第一绕组与第一逆变器相连接，第一逆变器与所述第一电源相连接；所述第二绕组与第二逆变器相连接，第二逆变器与所述第二电源相连接。本发明利用双绕组电机取代了传统混合动力系统中多个发电机，同时向低压电源和高压电源充电，使系统结构更加清晰；另外，双绕组电机的使用使整个系统电机数量减少，一定程度上节省了制造成本。

Description

一种串联式混合动力系统
技术领域
本发明涉及一种串联式混合动力系统，尤其是使用双绕组电机作为发电机的混合动力系统。
背景技术
现有混合动力系统中一般有两套电源系统，分别满足高低压的需求。高压电源如300~600V与主电机相连，用于纯电驱动模式给主电机提供电能，制动刹车时能量回收至高压电源；低压电源如12~24V与车内低压电气设备相连，给低压设备如空调、电动车窗等供电。两种电源系统分别与两种发电机相连，由发动机带动各自发电机向其充电。另外，发动机不能自行启动，需一启动电机拖动其启动，所以混合动力系统中一般还会设备一小型启动电机，由低压电源向启动电机供电。如图1所示，是现有混合动力系统连接结构示意图。发动机分别与一低压发电机与一高压发电机相连，高压发电机为高压动力电源充电，一般电压在300V以上，给驱动电机等高压设备供电；低压发电机为低压动力电源充电，一般电压在24V以下，给空调风扇等低压电气设备供电；一般情况下，由发动机带动空调转动，此时需配备专门的空调发电机，以驱动空调电机，维持空调的正常工作；发动机不能自动启动，需一启动电机从低压电源获取能量，来拖动发动机启动。传统方式下的这种网状连接使系统变得复杂，并且各种规格型号的电机的使用也使系统成本变高，重量加大，严重时，电机间的干扰甚至会影响到系统的正常工作。
发明内容
本发明涉及一种串联式混合动力系统，使用双绕组电机取代传统混合动力系统中的发动机启动电机、主发电机、低压电源发电机以及电辅助系统中发电机。具体发明内容为：
一种串联式混合动力系统，包括发动机、发电机、第一电源和第二电源，所述发动机输出轴与所述发电机输入轴相连接；所述发电机具有第一绕组和第二绕组，所述第一绕组与第一逆变器相连接，第一逆变器与所述第一电源相连接；所述第二绕组与第二逆变器相连接，第二逆变器与所述第二电源相连接。
作为本发明的一个方面，所述第一电源为大于36V的高压电源，尤其是110V~600V的高压电源；所述第二电源为小于或等于36V的低压电源，尤其是12~24V的低压电源。所述高压电源为车辆驱动电机供电，所述低压电源为车辆低压电气系统供电。
作为本发明的另一个方面，所述第一电源为高压电源，所述第二电源为低压电源。所述高压电源为车辆驱动电机及散热风扇供电，所述低压电源为车辆低压电气系统供电。
上述高压电源可以为动力电池或者超级电容。
本发明的有益效果在于：利用双绕组电机取代了传统混合动力系统中多个发电机，同时向低压电源和高压电源充电，使系统结构更加简单；另外，双绕组电机的使用使整个系统电机数量减少，一定程度上节省了制造成本。
附图说明
图1是现有混合动力系统中发动机与各发电机及电源连接示意图；
图2是本发明串联混合动力系统部件连接示意图。
图3是本发明混合动力系统用双绕组发电机与部件连接示意图。
具体实施方式
图2所示为本发明串联混合动力系统部件连接示意图。其中，10是发动机，20是发电机，30是高压电源，31是驱动电机等使用高压的部件，40是低压电源，41是低压电气设备。
为使图示清晰，本示意图并未标出车内电子控制系统/装置，即第一逆变器和第二逆变器分别或者共同与车内电子控制装置相连，第一电源与第二电源亦分别或者共同与车内电子控制装置相连。本领域技术人员对此是可以理解的。如图2所示的混合动力系统连接，包括发动机10、发电机20、第一电源30和第二电源40，发动机10输出轴与所述发电机20输入轴相连接；所述发电机20可以是永磁电机或者交流异步电机；第一电源30与第二电源40的配置方式可以为：第一电源30为高压电源，具体为110~600V的高压电源，可以是动力电池或超级电容，所述第二电源40为低压电源，具体为12V~24V的低压电源，可以是低压蓄电池；所述第一电源30可以仅为车辆驱动电机供电，也可以为车辆其他电附件，如散热风扇等部件供电；所述第二电源40为车辆低压电气系统如仪表等供电，值得指出的是，本文中所说供电是指不需要电压转换设备而直接为部件供电的情形。
下面结合图３对本发明使用的发电机结构及工作原理进一步详细说明。
本发明发电机是具有双绕组21的发电机，具有第一组绕组和第二组绕组，第一组绕组为三相绕组，具有绕组a1、b1、c1，具有公共结点210；第二组绕组为另一三相绕组，具有绕组a2、b2、c2，具有公共结点212。第一组三相绕组与第二组三相绕组是电隔离的，所谓电隔离是指第一组绕组与第二组绕组之间没有电流，两组绕组可以被单独配置。第一组绕组a1、b1、c1与第一逆变器22相连接，第二组绕组a2、b2、c2与第二逆变器23相连接，由于第一组绕组与第二组绕组彼此间电隔离，第一逆变器22与第二逆变器23之间也没有电流进出，故第一绕组和第二绕组可以独立设置以配置合适的输出电压。第一逆变器22与第二逆变器23分别第一绕组和第二绕组不同电压的配置可以通过配置各绕组的匝数实现，即输出电压的比值与绕线匝数比值相当。
本混合动力系统是串联式混合动力系统，即系统工作时，能量流由发动机到发电机再到各个系统部件，发动机启动带动双绕组发电机发电，双绕组发电机的两个输出端分别向高压电源和低压电源充电，再由高压电源和低压电源向车驱动系统及附件供电，维持车辆正常运行。
一种混合动力汽车，使用上述串联式混合动力系统，其中车内高压电源与驱动电机相连，低压电源与电动空调等低压电气设备相连。

Claims (7)

1.一种串联式混合动力系统，包括发动机、发电机、第一电源和第二电源，所述发动机输出轴与所述发电机输入轴相连接；其特征在于：所述发电机具有第一组绕组和第二组绕组，并且第一组绕组与所述第二组绕组电隔离，所述第一组绕组与第一逆变器相连接，第一逆变器与所述第一电源相连接；所述第二组绕组与第二逆变器相连接，第二逆变器与所述第二电源相连接。
2.根据权利要求1所述的串联式混合动力系统，其特征在于，所述第一组绕组具有第一三相绕组结构，并且第一三相绕组具有第一公共节点，所述第二组绕组具有第二三相绕组结构，并且第二三相绕组具有第二公共节点。
3.根据权利要求1所述的串联式混合动力系统，其特征在于，所述发电机可以是永磁电机或者交流异步电机。
4.根据权利要求1所述的串联式混合动力系统，其特征在于，所述第一电源电压大于36V以上，所述第二电源电压小于或者等于36V。
5.根据权利要求4所述的串联式混合动力系统，其特征在于，所述高压电源为车辆驱动电机供电，所述低压电源为车辆低压电气系统供电。
6.根据权利要求4所述的串联式混合动力系统，其特征在于，所述高压电源为动力电池或者超级电容。
7.一种混合动力汽车，其特征在于，其使用权利要求1~5所任一项所述的混合动力系统。
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