CN103600668B - 基于中频混磁电机的动力与发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于中频混磁电机的动力与发电系统，包括动力系统控制器向电机控制器及发动机控制器发送指令；中频混磁电机的输入轴通过离合器与电控发动机相连，其输出轴与变速箱的输入轴相连；直流发电机向中频混磁电机提供励磁电流；其中，电机控制器根据动力系统控制器发送的指令控制中频混磁电机；发动机控制器调节电控发动机的转速。在车辆行车时，中频混磁电机的磁场由永磁材料提供，为一个永磁同步电机，通过电机控制器的控制可以实现电机驱动、制动能量回收、车辆电动起步与行驶及变速箱自动换挡同步等功能；车辆驻车发电时，通过电控发动机恒转速控制与中频混磁电机的电压调节控制，实现了中频混磁电机的恒压恒频输出。

Description

基于中频混磁电机的动力与发电系统

技术领域

本发明属于车载电机发电与驱动系统，具体涉及一种同时可以实现车载恒频恒压发电及驱动的基于中频混磁电机的动力与发电系统。

背景技术

在轮式车辆上配备武器系统，不但可以更加隐蔽和灵活的打击目标，而且完成打击任务后可以快速撤离战场要地以有效的保护人员、车辆及武器装备。目前的轮式车辆上的武器系统都是单独的对其供电，因此，可以实现车载恒频恒压发电与电机驱动的动力电源系统是轮式车辆的重要研究方向之一。

发明内容

本发明的目的就是针对上述缺陷，提供一种利用同一中频混磁电机，既可以提供车辆行车时的辅助动力，也可以在驻车时实现恒频恒压发电提供给车载武器系统中频电源的基于中频混磁电机的动力与发电系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于中频混磁电机的动力与发电系统，包括：

动力系统控制器：向电机控制器及发动机控制器发送指令；

中频混磁电机：中频混磁电机的输入轴通过离合器与电控发动机相连，其输出轴与变速箱的输入轴相连；

直流发电机：向中频混磁电机提供励磁电流；

其中，电机控制器根据动力系统控制器发送的指令控制中频混磁电机；发动机控制器调节电控发动机的转速。

还包括向所述电机控制器提供电能的高压电池组。

所述直流发电机与中频混磁电机之间还串联有用于检测中频混磁电机的输出电压及调节励磁电流方向和大小的发电控制器。

所述发电控制器由动力系统控制器控制。

所述电机控制器与中频用电设备之间设置有交流接触器，所述动力系统控制器控制所述交流接触器的断开和闭合。

还包括由所述动力系统控制器控制的变速箱执行机构及传感器和离合器执行机构及传感器。

所述直流发电机向中频混磁电机提供的励磁电流由低压蓄电池组稳流。

本发明与现有技术相比，有益效果为：在车辆行车时，中频混磁电机的磁场由永磁材料提供，为一个永磁同步电机，通过电机控制器的控制可以实现电机驱动、制动能量回收、车辆电动起步与行驶及变速箱自动换挡同步等功能；车辆驻车发电时，通过电控发动机恒转速控制与中频混磁电机的电压调节控制，实现了中频混磁电机的恒压恒频输出，满足负载瞬态变化和稳态运行的电源质量要求。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明基于中频混磁电机的动力与发电系统的组成示意图。

具体实施方式

如图1所示为基于中频混磁电机的动力与发电系统的组成示意图，包括：中频混磁电机3、动力系统控制器1、高压电池组6、电机控制器2、直流发电机10（采用的是28V直流发电机）、电控发动机5、发动机控制器4（发动机ECM）、离合器15、离合器执行机构及传感器13、变速箱7、变速箱执行机构及传感器14、低压蓄电池组12、发电控制器11、连接电缆及线束等。

其中，动力系统控制器1向电机控制器2及发动机控制器4发送指令，并且控制变速箱执行机构及传感器14和离合器执行机构及传感器13；高压电池组6向电机控制器2提供电能；中频混磁电机3的输入轴通过离合器15与电控发动机5相连，其输出轴与变速箱7的输入轴相连；电机控制器2根据动力系统控制器1发送的指令控制中频混磁电机3；发动机控制器4调节电控发动机5的转速；28V直流发电机10向中频混磁电机3提供所需的励磁电流；由动力系统控制器1控制的发电控制器11串联在28V直流发电机10与中频混磁电机3之间，检测中频混磁电机3的输出电压及调节励磁电流方向和大小，调节励磁电流的方向和大小改变中频混磁电机的磁场，实现了负载瞬态变化和稳态运行的电压波动要求；励磁电流由低压蓄电池组12稳流；电机控制器2与中频用电设备9之间设置有交流接触器8，动力系统控制器1控制交流接触器8的断开和闭合。

工作原理：车辆行驶时，中频混磁电机3的磁场由永磁材料提供，为一个永磁同步电机。根据车辆的行驶工况与驾驶员的意图，电机控制器接2受动力系统控制器1的指令，控制中频混磁电机3提供车辆辅助驱动动力，高压电池组6提供电机控制器2所需的电能；当车辆制动时，中频混磁电机3处于发电状态，辅助车辆实现制动减速，同时电能存储在高压电池组6内，从而构成传统的混合动力系统。

车辆行驶过程中的换挡，在离合器15断开动力中断时，电机控制器2接受动力系统控制器1的指令，控制中频混磁电机3快速同步变速箱7输入轴和变速箱7输出轴的转速，实现变速箱7无同步器的快速平稳自动换挡。换挡完成后而离合器15未耦合时，中频混磁电机3提供车辆驱动动力，减少了换挡时的动力中断时间，同时发动机ECM4调节电控发动机5的转速，实现与中频混磁电机3转速的同步，最后离合器15耦合，完成换挡。

因此，在车辆行车时，中频混磁电机3可以提供车辆辅助动力、制动能量回收、车辆电动起步与行驶及变速箱自动换挡同步等功能。

车辆行驶过程中，交流接触器8由动力系统控制器1控制为断开状态，以免因中频混磁电机3的电压变化对中频用电设备9的冲击。

车辆驻车发电时，电控发动机5、发动机ECM4、离合器15、离合器执行机构及传感器13、中频混磁电机3、28V直流发电机10，低压蓄电池组12、发电控制器11、连接电缆及线束等构成了车载恒频恒压供电系统。此时，中频混磁电机3的磁场由永磁材料和励磁电流提供，为混合励磁发电机。此时，交流接触器8由动力系统控制器1控制为闭合状态。

车辆驻车发电时，电控发动机5处于恒转速工作模式，离合器15处于耦合状态，拖动中频混磁电机3恒频恒压发电，实现了负载瞬态变化和稳态运行的频率波动要求。

中频混磁电机3的电负载稳定时，发动机ECM4控制电控发动机5的稳态转速在一定范围内波动，保证中频混磁电机3的转速稳定，从而实现中频混磁电机3的输出频率电压稳定。中频混磁电机3的转速和励磁电流不变，保证了中频混磁电机3有稳定的电压输出。

当中频混磁电机3的电负载变化时，发动机ECM4控制电控发动机5瞬态转速稳定在一定范围内，并在短时间内恢复到稳态转速，保证瞬态发电频率变化幅度不超过±7%，并在3秒之内恢复到稳定频率范围之内。

中频混磁电机3的负载变化也会引起输出电压的变化，此时由电控发动机5拖动的28V直流发电机10提供励磁电流，发电控制器11检测中频混磁电机3的输出电压、调节励磁电流的方向和大小，从而调节中频混磁电机3的瞬态电压变化幅度不超过±20%，并在0.5秒之内恢复到稳定电压范围之内。

通过电控发动机5恒转速控制与中频混磁电机3的电压调节控制，实现了中频混磁电机3的恒压恒频输出，满足负载瞬态变化和稳态运行的电源质量要求。因此，车辆驻车发电时，中频混磁电机可输出恒频恒压的中频电源。

本系统实现了车载动力系统与车载电源系统的统一，结构简单，提高了可靠性，降低了成本及维护费用。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于中频混磁电机的动力与发电系统，其特征在于，包括：

动力系统控制器：向电机控制器及发动机控制器发送指令；

中频混磁电机：中频混磁电机的输入轴通过离合器与电控发动机相连，其输出轴与变速箱的输入轴相连；

直流发电机：向中频混磁电机提供励磁电流；

其中，电机控制器根据动力系统控制器发送的指令控制中频混磁电机；发动机控制器调节电控发动机的转速；直流发电机与中频混磁电机之间还串联有用于检测中频混磁电机的输出电压及调节励磁电流方向和大小的发电控制器，所述发电控制器由动力系统控制器控制。

2.根据权利要求1所述的基于中频混磁电机的动力与发电系统，其特征在于，还包括向所述电机控制器提供电能的高压电池组。

3.根据权利要求1所述的基于中频混磁电机的动力与发电系统，其特征在于，所述电机控制器与中频用电设备之间设置有交流接触器，所述动力系统控制器控制所述交流接触器的断开和闭合。

4.根据权利要求1所述的基于中频混磁电机的动力与发电系统，其特征在于，还包括由所述动力系统控制器控制的变速箱执行机构及传感器和离合器执行机构及传感器。

5.根据权利要求1所述的基于中频混磁电机的动力与发电系统，其特征在于，所述直流发电机向中频混磁电机提供的励磁电流由低压蓄电池组稳流。