CN106240335B - 油电混合动力系统用智能控制器及油电混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了油电混合动力系统用智能控制器及油电混合动力系统，集成了启动、整流、充电控制、功率控制等多种功能，替代了传统装置中的启动马达、减速链条、整流桥等物理装置，极大的简化燃油动力系统构成，并通过对蓄电池充电电流的控制以及合理的功率分配，保护电瓶，保护电机，同时给车辆动力系统以强劲动力输出。

Description

油电混合动力系统用智能控制器及油电混合动力系统

技术领域

本发明涉及一种智能控制器技术领域，特别涉及一种油电混合动力系统用智能控制器,还涉及一种油电混合动力系统。

背景技术

近年来，随着新能源的发展及环境污染治理的需求，纯电力驱动系统的电动车逐渐成为人们的重要参考选择。电动车的续航能力取决于车内装设的电池容量，一般来说容量越大，续航里程越长。但是，这带来另一个问题，容量越大的电池，当其欠电以后，所需要的充电时间越长。无论是庞大的铅酸电池还是体积较小的锂电池，均存在充电时间太长的问题。另外，充电桩配套发展也是制约纯电动车全面推广的重要因素。在此基础上，人们重新将目光投向了油电混合动力汽车，可结合电动车的高节能功效及燃油车的高续航力与燃油补给便利性佳等优点。

目前，高端油电混合动力汽车已取得一定程度的市场份额，但是低端车型市场的需求量同样巨大。电动货用三轮，客用三轮等同样存在续航能力不足，动力不足，充电时间慢等各种问题。因此，三轮车的油电混合动力开始进入市场。目前市场上的油电混合动力中使用物理继电器控制启动马达对燃油动力系统进行启动，利用转把控制油门大小，燃油动力系统在输出动力同时发电给电瓶充电。

如图1所示，油电混合动力系统共有7个部分组成：车辆动力系统、燃油动力系统、纯电动力系统、蓄电池、继电器、启动马达、整流桥等。其中，车辆动力系统分别由燃油动力系统与纯电动力系统单独供给或者联合供给，当电瓶电量较足，外部负载较低时(低行驶速度或平路以及下坡等)，由纯电动力系统提供车辆行驶动力。当电瓶电量不足或者外部负载较大时(上坡、拉货重载等)，则启动燃油动力系统提供车辆行驶动力。启动燃油动力系统需要通过控制继电器的开关，给一个外置启动马达供电，启动马达带动燃油电机转动并点燃。由于启动马达功率较小，还需要一个减速链条连接至燃油动力系统中以增大启动扭矩。当燃油动力系统工作时，除了提供车辆动力系统动力外，内置的发电机发出三相电通过一个整流桥将其转换为两相电，输出至电瓶给电瓶充电。

该油电混合系统中，存在有如下三个问题：

1、启动燃油动力系统需要继电器、启动马达、减速链条等装置，整流时需要整流桥以及整流桥散热装置，极大增加了系统的复杂性与系统成本。

2、燃油动力系统工作时，其转速大小由转把油门线决定，发电电压大小则由转速决定，也就是说，转把油门决定其发电电压。该电压经过整流桥整流后给电瓶充电，电瓶的充电电流是由电瓶剩余电量与加载至电瓶的充电电压之差决定，差值越大，充电电流越大。该系统中，由于无法确定电瓶电量，当外部电压过大时而电瓶电量过低时，其充电电流非常大，极大损坏电瓶寿命，甚至爆燃。

3、用户使用过程中，转把油门加至较大或最大时，都是车辆动力系统需要提供强劲的动力时，例如在爬坡、带重负载、高速行驶等等，需要燃油动力系统能够输出大功率至车辆动力系统。但由于燃油动力系统转速高，发电量大，给电瓶的充电电流大，很大一部分功率转化为充电功率，在同等条件下，不但车辆的动力系统受影响，燃油动力本身也因为过输出而导致电机发热发烫，长时间工作会极大降低电机寿命。

发明内容

本发明专利针对目前油电混合动力系统存在的问题，提供了油电混合动力系统用智能控制器及油电混合动力系统，集成了启动、整流、充电控制、功率控制等多种功能，替代了传统装置中的启动马达、减速链条、整流桥等物理装置，极大的简化燃油动力系统构成，并通过对电瓶充电电流的控制以及合理的功率分配，保护电瓶，保护电机，同时给车辆动力系统以强劲动力输出。为实现上述功能，本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供油电混合动力系统用智能控制器,包括集成启动电路/整理回路、电瓶电量检测单元、充电电流检测单元，启动电路/整理回路分别与电瓶电量检测单元和充电电流检测单元连接。

智能控制器还配合设置直流降压斩波单元，直流降压斩波单元分别与启动电路/整理回路、电瓶电量检测单元和充电电流检测单元连接。

所述直流降压斩波单元两端配合设置单向导通开关。

本发明还提供一种油电混合动力系统，包括带发电系统的燃油动力系统、车辆动力系统、纯电力系统、蓄电池，带发电系统的燃油动力系统与蓄电池之间配合设置智能控制器。

所述的油电混合动力系统，其工作过程为：

(1)当车载控制系统切换至燃油动力系统输出动力时，智能控制器中集成的启动电路单元输出PWM调制波，驱动燃油发动机转动从而点燃燃油，燃油动力系统开始工作；

(2)当燃油发动机开始转动后，一方面通过机械同轴装置给车辆动力系统提供动力，另一方面通过内置发电系统发电线圈与磁瓦飞轮发出三相电；

(3)智能控制器中集成功率器件构成整流回路，将发出的三相电转换为两相电，此两相电的电压大小由发电机转速所决定，转速越高，发电电压越高；

(4)整流后的两相电经过直流斩波降压单元进行降压处理，降压后所得的电压加载至蓄电池给蓄电池充电；

(5)电瓶电量检测单元检测电瓶电量，并根据电瓶当前电量设定一个允许的最大充电电流，一方面保证蓄电池充电速度，一方面保证蓄电池充电安全；

(6)充电电流检测单元实时检测当前充电电流，并反馈至直流斩波降压单元，以控制直流斩波降压单元的输出电压值大小；充电电流过大，直流斩波降压单元降低输出电压值，充电电流过小，直流斩波降压单元增大输出电压值，从而使蓄电池的充电电流一直处于可控的有效范围；

(7)当燃油动力系统需要输出较大的机械动力时，所述智能控制器自动降低电池的充电电流，优先提供较大的机械动力给车辆动力系统；当燃油动力系统需要输出机械动力较小时，增大蓄电池的充电电流至设定值。

本发明的有益效果：

1、使用智能控制器代替传统启动马达与减速链条对燃油动力系统进行启动，代替传统整流桥对燃油动力系统发出三相电进行整流，极大的减少了系统的复杂度，节省了安装空间，节约安装时间，提高了可靠性、安全性。

2、利用智能控制器，根据不同的电瓶电量、外部负载等情况，智能控制给电瓶的充电电流，既能快速充电，又能保护电瓶，提高电瓶的安全性，极大延长电瓶的使用寿命。

3、使用智能控制器合理分配燃油动力系统功率输出，优先保证车辆动力输出强劲，同时降低电机发热量，保护电机。

附图说明

图1普通油电混合动力系统框图；

图2为本发明所述系统原理图；

图3为本发明所述智能控制器原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

如图2所示，包括带发电系统的燃油动力系统、车辆动力系统、纯电力系统、蓄电池，带发电系统的燃油动力系统与蓄电池之间配合设置智能控制器。

所述的油电混合动力系统，其工作过程为：

(1)当车载控制系统切换至燃油动力系统输出动力时，智能控制器中集成的启动电路单元输出PWM调制波，驱动燃油发动机转动从而点燃燃油，燃油动力系统开始工作；

(2)当燃油发动机开始转动后，一方面通过机械同轴装置给车辆动力系统提供动力，另一方面通过内置发电系统发电线圈与磁瓦飞轮发出三相电；

(3)智能控制器中集成功率器件构成整流回路，将发出的三相电转换为两相电，此两相电的电压大小由发电机转速所决定，转速越高，发电电压越高；

(4)整流后的两相电经过直流斩波降压单元进行降压处理，降压后所得的电压加载至蓄电池给蓄电池充电；

(5)电瓶电量检测单元检测电瓶电量，并根据电瓶当前电量设定一个允许的最大充电电流，一方面保证蓄电池充电速度，一方面保证蓄电池充电安全；

(6)充电电流检测单元实时检测当前充电电流，并反馈至直流斩波降压单元，以控制直流斩波降压单元的输出电压值大小；充电电流过大，直流斩波降压单元降低输出电压值，充电电流过小，直流斩波降压单元增大输出电压值，从而使蓄电池的充电电流一直处于可控的有效范围。

(7)当燃油动力系统需要输出较大的机械动力时，所述智能控制器自动降低电池的充电电流，优先提供较大的机械动力给车辆动力系统；当燃油动力系统需要输出机械动力较小时，增大蓄电池的充电电流至设定值。使用智能控制器合理分配燃油动力系统功率输出，优先保证车辆动力输出强劲，同时降低电机发热量，保护电机。

如图3所示，油电混合动力系统用智能控制器,包括集成启动电路/整理回路、电瓶电量检测单元、充电电流检测单元，启动电路/整理回路分别与电瓶电量检测单元和充电电流检测单元连接。

使用智能控制器代替传统启动马达与减速链条对燃油动力系统进行启动，代替传统整流桥对燃油动力系统发出三相电进行整流，极大的减少了系统的复杂度，节省了安装空间，节约安装时间。

智能控制器还配合设置直流降压斩波单元，直流降压斩波单元分别与启动电路/整理回路、电瓶电量检测单元和充电电流检测单元连接。整流后的两相电经过直流斩波降压单元进行降压处理；充电电流检测单元实时检测当前充电电流，并反馈至直流斩波降压单元，以控制直流斩波降压单元的输出电压值大小；充电电流过大，直流斩波降压单元降低输出电压值，充电电流过小，直流斩波降压单元增大输出电压值。智能控制蓄电池的充电电流。电瓶电量检测单元检测蓄电池电量，并根据蓄电池当前电量设定一个允许的最大充电电流；利用智能控制器，根据不同的电瓶电量、外部负载等情况，智能控制给蓄电池的充电电流，既能快速充电，又能保护电瓶，提高电瓶的安全性，极大延长电瓶的使用寿命。

直流降压斩波单元两端配合设置单向导通开关,起到保护直流降压斩波单元的作用。直流降压斩波单元工作时是反向导通，不工作时通过单向导通开关闭合正向导通电流。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (1)

1.油电混合动力系统，其特征在于，包括带发电系统的燃油动力系统、车辆动力系统、纯电力系统、蓄电池，带发电系统的燃油动力系统与蓄电池之间配合设置智能控制器；

所述智能控制器包括集成启动电路/整流回路、电瓶电量检测单元、充电电流检测单元，启动电路/整流回路分别与电瓶电量检测单元和充电电流检测单元连接；

智能控制器还配合设置直流降压斩波单元，直流降压斩波单元分别与启动电路/整流回路、电瓶电量检测单元和充电电流检测单元连接；

所述直流降压斩波单元两端配合设置单向导通开关；

当燃油动力系统需要输出较大的机械动力时，所述智能控制器自动降低电池的充电电流，优先提供较大的机械动力给车辆动力系统；当燃油动力系统需要输出机械动力较小时，增大蓄电池的充电电流至设定值；

所述的油电混合动力系统工作过程为：

(1)当车载控制系统切换至燃油动力系统输出动力时，智能控制器中集成的启动电路单元输出PWM调制波，驱动燃油发动机转动从而点燃燃油，燃油动力系统开始工作；

(2)当燃油发动机开始转动后，一方面通过机械同轴装置给车辆动力系统提供动力，另一方面通过内置发电系统发电线圈与磁瓦飞轮发出三相电；

(3)智能控制器中集成功率器件构成整流回路，将发出的三相电转换为两相电，此两相电的电压大小由发电机转速所决定，转速越高，发电电压越高；

(4)整流后的两相电经过直流斩波降压单元进行降压处理，降压后所得的电压加载至蓄电池给蓄电池充电；

(5)电瓶电量检测单元检测电瓶电量，并根据电瓶当前电量设定一个允许的最大充电电流，一方面保证蓄电池充电速度，一方面保证蓄电池充电安全；

(6)充电电流检测单元实时检测当前充电电流，并反馈至直流斩波降压单元，以控制直流斩波降压单元的输出电压值大小；充电电流过大，直流斩波降压单元降低输出电压值，充电电流过小，直流斩波降压单元增大输出电压值，从而使蓄电池的充电电流一直处于可控的有效范围。