CN106042885A - 一种插电式混合动力汽车用双向供电系统 - Google Patents

一种插电式混合动力汽车用双向供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种插电式混合动力汽车用双向供电系统，是在具有增程器功能动力总成的插电式混合动力汽车基础上，通过在配置直流快充技术的基础上增加1个配电继电器，配以相应的软件控制功能，实现车辆对外按需供应直流电；通过在配置交流慢充技术的基础上，配备车载充电机双向变换(AC/DC&DC/AC，即交流变换到直流和直流变换到交流)，配以相应的软件控制功能，实现车辆对外按需供应交流电。具有对电动车野外电能用尽抛锚时提供充电救援和在野外为家用电器提供供电的功能。

Description

一种插电式混合动力汽车用双向供电系统
技术领域
本发明属于插电式混合动力汽车整车系统方案设计的技术领域，特别涉及配置增程器功能的电动汽车充电系统。
背景技术
目前，在政策法规导向和电动汽车产品技术已进入成熟期的背景下，插电式混合动力汽车和纯电动汽车市场快速发展，由此带给人类社会更多的驾乘新体验和需求想象的空间，比如，车辆间能否实现互为充电以实现野外紧急充电救援服务，车辆能否对外提供工频电源以给人类在野外为家用电器取电带来方便。对于配置了增程器功能的插电式混合动力汽车，只要通过简单的技术创新、实现对外供电(直流电或交流电)，即可实现这些增强人类使用电动汽车体验的功能。
在电动汽车上提供对外供电的技术已有应用，如日产和比亚迪的电动车产品可以提供以车载动力电池为储能器实现对车外供应电力。但日产和比亚迪只能从车上动力电池取能对外供电，可提供的总能量受限。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供了插电式混合动力汽车用双向供电系统，电动车野外电能用尽抛锚时的充电救援和为家用电器在野外的电能供应服务，本发明提出了一种基于配置增程器功能的插电式混合动力汽车，通过如下技术创新实现的：基于配置增程器的插电式混合动力汽车，通过将充电接口与整车高压系统电路的连接点设定在逆变器和驱动系统供电电路的配电继电器之间，同时在充电线路上增加1个配电继电器，配以相应的软件控制功能，实现车辆对外按需供应直流电或按需接受外部直流电供应，如对电动车辆野外充电救援的服务功能；基于配置增程器的插电式混合动力汽车，通过配置双向变换(AC/DC&DC/AC)的车载充电机，配以相应的软件控制功能，实现车辆对外按需供应交流电或按需接受外部交流电供应，如在野外为家用电器供电的使用功能。
本发明与已有应用的技术主要差异在于：本发明是基于配置增程器功能的插电式混合动力汽车实现的，在实际应用中增程器可以发电机组(包括发动机、启动发电机以及传动部件皮带或分离离合器)的形式对外实现更长时间的供电，即储能器包括车载动力电池和油箱两部分。
本发明创新性地实现配置增程器的插电式混合动力汽车具有移动供电(如对电动汽车提供充电服务，为家用电器供电)的功能，为人类的野外活动提供保障并增添乐趣。
附图说明
图1是本发明中车辆对外供应直流电技术方案的原理示图；
图2是本发明中车辆对外供应交流电技术方案的原理示图；
图3-图5是实现增程器功能的三种方案。
(附图标记说明)
1-插电式混合动力汽车，101-包括整车控制器，102-逆变器，103-充电接口，104-配电继电器，105-动力电池，106-变速器，107-离合器，108-双向变换车载充电机，200-增程器，201-发动机，201-发动机，203-发电机，204-分离离合器。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明技术方案做进一步的阐述。
基于配置增程器功能、具备对外供应直流电的插电式混合动力汽车，如图1，包括整车控制器101，逆变器102，充电接口103，配电继电器104，动力电池105，变速器106，离合器107，增程器200，在充电接口103与外部用电负载连接后，当车辆使用者发出对外供电指令后，整车控制器101发出控制指令，变速器106置于空挡，离合器107置于自然物理状态，充电电路的配电继电器104保持触点断开，主电路的配电继电器104触点接合，动力电池105供电，逆变器102工作，启动增程器200工作，主电路的配电继电器104触点断开，充电电路的配电继电器104触点接合，实现增程器200发出的交流电经逆变器102变换为直流电后向车外用电负载供应。
其中配电继电器、交流供电控制开关和直流供电控制开关是本发明独创性的，其余部件是现有系统配备的。现有系统包括増程器、逆变器、充电接口、动力电池、变速器和离合器。
基于配置增程器功能、具备对外供应交流电的插电式混合动力汽车，如图2，包括整车控制器101，逆变器102，充电接口103，配电继电器104，动力电池105，变速器106，离合器107，增程器200，双向变换车载充电机108，在充电接口103与外部用电负载连接后，当车辆使用者发出对外供电指令后，整车控制器101发出控制指令，变速器106置于空挡，离合器107置于自然物理状态，主电路的配电继电器104触点接合，充电电路的配电继电器205触点接合，动力电池105供电，逆变器102工作，启动增程器200工作，双向变换车载充电机108启动工作，实现由增程器200发出的交流电经逆变器102变换为直流电、再经动力电池105稳压后通过双向变换车载充电机108变换为交流电后向车外用电负载供应。
图1是基于“配置增程器功能、具备对外供应直流”的方案，电图2相较图1，通过多配置双向变换车载充电机108，具备对外供应交流电。
其中，增程器200包括发动机201、启动发电机202以及传动部件皮带203或分离离合器204，共有以下3种实现方案，基于以下三种方案均可实现本发明效果：
(1)如图3，发动机201装备皮带式启动发电机202，启动发电机202可以通过皮带203启动发动机201，发动机201的机械动力也可以经皮带203传递给启动发电机202后以交流电的形式输出；
(2)如图4，发动机201通过飞轮集成启动发电机202，启动发电机202可以直接启动发动机201，发动机201的机械动力也可以直接经过启动发电机202后以交流电的形式输出；
(3)如图5，发动机201通过分离离合器204与驱动发电机202实现动力耦合关系，在分离离合器204结合条件下，驱动发电机202可以启动发动机201，发动机201的机械动力也可以经过驱动发电机202后以交流电的形式输出。
图3所示方案可以配置的启动发电机202功率小于20kW，图4和图5所示方案可以配置的启动发电机202或驱动电机202功率小于80kW。三种方案都具备车辆发动机驱动、车辆增程和发电机组的功能，图5所示方案还可以提供整车纯电驱动功能。应用中，根据整车性能和功能需求，选择其中一种方案实现整车布置匹配。

Claims (7)

1.一种插电式混合动力汽车用双向供电系统，其特征在于，
包括整车控制器、逆变器、充电接口、配电继电器、动力电池、变速器、离合器、增程器，还包括动力电池控制器、变速器控制器、离合器控制器、増程器控制器、交流供电控制开关和直流供电控制开关，
其中整车控制器、逆变器、动力电池控制器、配电继电器、变速器控制器、离合器控制器、増程器控制器、交流供电控制开关和直流供电控制开关通过低压电路连接实现信号通信和控制驱动，逆变器、充电接口、配电继电器、动力电池和増程器通过高压电路连接实现高压电传送，通过选择交流供电控制开关或直流供电控制开关，实现交流或直流两种不同供电模式间的切换。
2.基于权利要求1所述的一种插电式混合动力汽车用双向供电系统，其特征在于，
所述系统具有直流和交流供电模式：
直流供电模式：基于配置增程器的插电式混合动力汽车，通过将充电接口与整车高压系统电路的连接点设定在逆变器和驱动系统供电电路的配电继电器之间，同时在充电线路上增加1个配电继电器，实现车辆对外按需供应直流电或按需接受外部直流电供应；
交流供电模式：基于配置增程器的插电式混合动力汽车，通过配置双向变换即交流变换到直流和直流变换到直流的车载充电机，实现车辆对外按需供应交流电或按需接受外部交流电供应。
3.基于权利要求1或2所述的插电式混合动力汽车用双向供电系统，其特征在于：所述增程器，包括在发动机上配置动力发电机，其中，动力发电机是皮带式启动发电机、集成式启动发电机、离合器耦合式驱动发电机。
4.基于权利要求1或2所述的插电式混合动力汽车用双向供电系统，其特征在于：所述配电继电器，继电器触点常开，在非充电和非对外供电条件下，继电器触点保持开路状态，而在充电和对外供电条件下，继电器触点闭合。
5.基于权利要求1或2所述的插电式混合动力汽车用双向供电系统，其特征在于：充电口与外界无连接或未能正常连接的情况下，充电电路的配电继电器触点开路，在充电口与外界实现正常连接的情况下，整车控制器根据需求指令发出充电或对外供电命令，充电电路的配电继电器触点闭合，在对外供电时，增程器也会根据整车控制器指令适时启动工作、输出电力，实现车辆对外按需供应直流电或按需接受外部直流电供应的软件控制功能。
6.基于权利要求2所述的插电式混合动力汽车用双向供电系统其特征在于：所述车载充电机双向变换，在整车发出充电请求时，车载充电机可以将外部供应的交流电变换为直流电给动力电池充电，在整车发出对外供电请求时，车载充电机可以将动力电池或增程器经逆变器输出的直流电变换为交流电对外输出。
7.基于权利要求1或2所述的插电式混合动力汽车用双向供电系统，其特征在于：充电口与外界无连接或未能正常连接的情况下，充电电路的配电继电器触点开路，车载充电机休眠待机，在充电口与外界实现正常连接的情况下，整车控制器根据需求指令发出充电或对外供电命令，充电电路的配电继电器触点闭合，充电时，车载充电机将外部输入的交流电变换为直流电向动力电池供应，在对外供电时，增程器会根据整车控制器指令适时启动工作、输出电力，车载充电机将动力电池或增程器输出的动力经逆变器变换的直流电再变换为交流电对外输出，实现车辆对外按需供应交流电或按需接受外部交流电供应的软件控制功能。
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