CN106899069B - 一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，包含由启动电源、起动机、发动机、变速箱、驱动轴构成的常规动力驱动单元，还包动力电池、集成在发动机主轴上的启动发电一体机、第一逆变器、高压配电盒、直流转换模块、交流输出模块组成的供电单元。常规动力驱动单元，可以确保车辆的移动适应性，同时发动机运转过程中可以带动启动发电一体机产生电能供动力电池存储并输出供电，实现车辆在行驶过程中持续性回馈充电。直流转换模块、交流输出模块可以按需输出不同的电源，满足不同的充电需求。

Description

一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统
技术领域
本发明涉及一种向外提供电源的汽车混合动力系统。具体地说涉及一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统。
背景技术
随着电池技术的不断发展，锂电池作为现有的液体燃料如石油，醇类等的补充，在汽车生产份额中的比重日益增加。由于，电动车电池的特性，无法向传统汽车一样可以随时随地快速的注入燃料。现有技术中，主要采用固定式充电设施(充电桩、家庭充电线缆等)进行充电，由于无法移动，所以在充电地点上有较大的局限性。
由于汽车是运动的物体，所以需要解决现有技术中，充电设施固定，无法移动的技术问题，在某些户外场合提供应急充电救援资源，并且现有技术中充电设备电能来源单一，一旦电线线路改造等其他技术性故障，将导致所有充电设备无法正常充电。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中充电设施固定设置，充电较为不便，且电能来源单一。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为:
一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，包含以下单元：
驱动单元、供电单元；其中
驱动单元，进一步包含：
启动电源，提供起动机的必要工作电源；
起动机，电启动发动机；
发动机，车辆行驶动力源；
变速箱，与发动机主轴通过齿轮咬合连接，控制行驶速度；
驱动轴，执行变速箱控制时速意图；
供电单元，进一步包含：
启动发电一体机，集成在发动机主轴上，利用发电机主轴转动产生电能，在发动机稳定工作后，启动发电一体机才开始发电；
第一逆变器，一端与所述启动发电一体机连接，一端与动力电池的输入端连接；
动力电池，存储、输出电能的装置；
高压配电盒，接入动力电池的输出端口；
直流转换模块，与所述高压配电盒输出端口相连，直流输出端口输出直流充电电源；
交流输出模块，依次包含第二逆变器与交流输出接口，其中第二逆变器与所述高压配电盒的输出端口相连；
防护模块，进一步包含：保护开关、继电器线圈、继电器触点；其中，保护开关一端接于所述启动电源，一端与继电器线圈相连，当保护开关导通时，继电器线圈使得设置在所述启动电源与起动机线路上的继电器触点断开，起动机停止工作，从而使得发动机停止运转，发动机停止向动力电池充电；
所述直流转换模块的输入端连接有交流输入端口，将输入的交流电源转换为直流电源并通过直流输出端口输出直流充电电源；
所述第一逆变器与所述动力电池之间设置有第一开关；
所述高压配电盒与所述直流转换模块之间设置有第二开关；
所述高压配电盒与所述第二逆变器之间设置有第三开关；
所述保护开关外部还设置卷帘门，在供电单元向外供电时，避免对动力电池充电；
还包含与所述继电器触点并联接入线路的第四开关，当所述保护开关及继电器线圈故障时，通过闭合所述第四开关来手动控制起动机的工作。
其中，所述动力电池为锂离子电池。
其中，所述启动电源为铅酸电池。
其中，所述发动机为柴油发动机。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1.本发明所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，包含由启动电源、起动机、发动机、变速箱、驱动轴构成的常规动力驱动单元，还包动力电池、集成在发动机主轴上的启动发电一体机、第一逆变器、高压配电盒、直流转换模块、交流输出模块组成的供电单元。常规动力驱动单元，可以确保车辆的移动适应性，同时发动机运转过程中可以带动启动发电一体机产生电能供动力电池存储并输出供电，实现车辆在行驶过程中持续性回馈充电。直流转换模块、交流输出模块可以按需输出不同的电源，满足不同的充电需求。
2.本发明所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，还包含有防护模块，通过导通保护开关，继电器线圈断开继电器触点，切断启动电源与起动机的回路，从而停止发动机工作，在供电单元向外供电时，避免对动力电池充电，造成动力电池过热产生隐患，提高充电作业的安全性。
3.本发明所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，直流转换模块的输入端连接有交流输入端口，可以将输入的交流电源直接转换为直流电源输出，替代现有技术中的充电器，在有稳定交流电输入条件下，直接提供直流电源输出。
4.本发明所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，在线路中设置有多个开关，可以选择性输出所需电源，同时可以切断其他电源的通路，提高使用安全性。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统的结构框图；
图2是本发明的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统的另一个优选实施例的结构框图。
图中附图标记表示为1-发动机；2-起动机；3-启动发电一体机；4-变速箱；41-驱动轴；5-第一逆变器；6-第一开关；7-高压配电盒；8-第三开关；9-第二逆变器；10-交流输出接口；11-动力电池；12-第二开关；13-电池市电输入端口；14-直流转换模块；15-启动电源；16-卷帘门；17-接近开关；18-继电器线圈；19-继电器触点；20-交流输入端口；21-第四开关。
具体实施方式
实施例1
参见图1所示，为本发明一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统的一个实施例，包含以下单元：驱动单元、供电单元；其中
驱动单元，进一步包含：
启动电源15，提供起动机的必要工作电源，同时也是车辆电器电源提供，可以是12V或24V铅酸电池。
起动机2，电启动发动机，通常为启动马达。
发动机1，车辆行驶动力源，可以是柴油发动机，也可以是汽油发动机，优选为柴油发动机，柴油发动机用来发电具有较明显的成本优势。
变速箱4，与发动机主轴通过齿轮咬合连接，控制行驶速度，才有现有技术中的手动变速箱或自动变速箱。
驱动轴41，执行变速箱控制时速意图，带动轮胎转速的变化。
供电单元，进一步包含：
启动发电一体机3，启动发电一体机(Integrated Starter and Generator，简称ISG)集成在发动机主轴上，利用发电机主轴转动产生电能。现有技术中，ISG电机通常取代同时起到启动发动机的作用，为了产生充电电能电压更加平顺，本发明单独设置起动机用于启动发动机，在发动机稳定工作后ISG电机才开始发电。
第一逆变器5，一端与所述启动发电一体机3连接，一端与动力电池11的输入端连接。将启动发电一体机3产生的交流电转换为直流电，供动力电池11充电。
动力电池11，存储、输出电能的装置，采用锂离子电池。所述动力电池11直接设置有电池市电输入端口13，在用电条件良好的情况下，可以直接利用220V或380V市电进行充电，市电输入端口13将220V或380V交流电转换为所需的直流电进行充电。可以有效减轻发动机负担，节约充电使用成本，提高充电的能源利用效率。
高压配电盒7，接入动力电池11的输出端口，并负责管理动力电池11的充电，当充满电后，断开所述第一开关6,使启动发电一体机3停止向动力电池11充电。当动力电池11电压下降至设定电压值时，导通所述第一开关6，进行充电，停止动力电池11向外输出电能。
直流转换模块14，与所述高压配电盒7输出端口相连，直流输出端口输出直流充电电源。
交流输出模块，依次包含第二逆变器9与交流输出接口10，其中第二逆变器9与所述高压配电盒7的输出端口相连，将直流电源转换为交流电源输出。
所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，还包含：
防护模块，进一步包含：保护开关，可以是接近开关17、继电器线圈18、继电器触点19；其中，接近开关17一端接于所述启动电源15，一端与继电器线圈18相连，当接近开关17导通时，继电器线圈18使得设置在所述启动电源15与起动机2线路上的继电器触点19断开，起动机2停止工作，从而使得发动机1停止运转，发动机停止向动力电池11充电，所述接近开关17外部还设置有保护罩，优选的是卷帘门16。在供电单元向外供电时，避免对动力电池11充电，造成动力电池11过热产生隐患，提高充电作业的安全性。
所述直流转换模块14的输入端连接有交流输入端口20，将输入的交流电源转化为直流电源并通过直流输出端口输出直流充电电源。利用市电220V或380V交流电，可以直接转换为所需的直流电压输出，而不需经过动力电池11。在电源条件许可情况下，减轻动力电池11的损耗。所述直流转换模块14包含可视化操作界面，可以选择输出电压，与电流，检测输出电流变化，当电流下降到设定值时，停止向外输出。替代现有技术中的充电器，在有稳定交流电输入条件下，直接提供直流电源输出。
所述第一逆变器5与所述动力电池11之间设置有第一开关6。
所述高压配电盒7与所述直流转换模块14之间设置有第二开关12。
所述高压配电盒7与所述第二逆变器9之间设置有第三开关8。
所述第一开关6、第二开关12、第三开关8可以是电子开关，受控于可编程逻辑控制器。在线路中设置有多个开关，可以选择性输出所需电源，同时可以切断其他电源的通路，提高使用安全性。
当本发明一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统的启动发电一体机3向动力电池11充电时：
第一开关6导通，第二开关12、第三开关8断开，启动发电一体机3产生的交流电通过第一逆变器转换为直流电给动力电池11充电。
当本发明一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统只利用动力电池11向外提供直流电源时：
第三开关8断开，第一开关6断开，第二开关12导通。动力电池11提供直流电源经高压配电盒7根据直流转换模块14的需求，将合适的电压、电流电源分配给直流转换模块14。
当本发明一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统只利用动力电池11向外提供交流电源时：
第二开关12断开，第一开关6断开，第三开关8导通。动力电池11提供直流电源经高压配电盒7根据第二逆变器9和交流输出接口的需求，转换为合适的交流电源输出。
当本发明一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统只利用动力电池11同时向外提供交、直流电源时：
第一开关6断开，第二开关12、第三开关8导通。动力电池11提供直流电源经高压配电盒7根据直流转换模块14、第二逆变器9和交流输出接口的需求，转换为合适的直流电源和交流电源输出。
在某些户外应用场合当中，由于没有市电电源的输入，同时又有多供电输出的需求时，动力电池11由于容量有限，无法长时间提供稳定输出的电源。当动力电池11储电容量下降至设定值时，可以启动发动机1，将变速箱4的档位挂入空档，通过发动机1带动启动发电一体机3产生交流电，经过第一逆变器5为动力电池11进行充电。
本发明实施例1所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，包含由启动电源15、起动机2、发动机1、变速箱4、驱动轴41构成的常规动力驱动单元，还包动力电池11、集成在发动机主轴上的启动发电一体机3、第一逆变器5、高压配电盒7、直流转换模块14、交流输出模块组成的供电单元。常规动力驱动单元，可以确保车辆的移动适应性，同时发动机运转过程中可以带动启动发电一体机产生电能供动力电池存储并输出供电，实现车辆在行驶过程中持续性回馈充电。直流转换模块、交流输出模块可以按需输出不同的电源，满足不同的充电需求。
实施例2
如图2所示，在上述实施例1的基础上，本发明所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，还包含与所述继电器触点19并联接入线路的第四开关21，当接近开关17及继电器线圈18正常工作时，继电器线圈18和接近开关17以及继电器触点19可控制起动机2，从而控制发动机1的工作与否。当所述接近开关17及继电器线圈18故障时，可以通过闭合所述第四开关21来手动控制起动机2的工作，从而控制发动机1的工作状态。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，通过本领域所公知的电路设计实现不同模块的功能。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (4)

1.一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，其特征在于，包含以下单元：驱动单元、供电单元和防护模块；其中
驱动单元，进一步包含：
启动电源，提供起动机的必要工作电源；
起动机，电启动发动机；
发动机，车辆行驶动力源；
变速箱，与发动机主轴通过齿轮咬合连接，控制行驶速度；
驱动轴，执行变速箱控制时速意图；
供电单元，进一步包含：
启动发电一体机，集成在发动机主轴上，利用发电机主轴转动产生电能，在发动机稳定工作后，启动发电一体机才开始发电；
第一逆变器，一端与所述启动发电一体机连接，一端与动力电池的输入端连接；
动力电池，存储、输出电能的装置；
高压配电盒，接入动力电池的输出端口；
直流转换模块，与所述高压配电盒输出端口相连，直流输出端口输出直流充电电源；
交流输出模块，依次包含第二逆变器与交流输出接口，其中第二逆变器与所述高压配电盒的输出端口相连；
防护模块，进一步包含：保护开关、继电器线圈、继电器触点；其中，保护开关一端接于所述启动电源，一端与继电器线圈相连，当保护开关导通时，继电器线圈使得设置在所述启动电源与起动机线路上的继电器触点断开，起动机停止工作，从而使得发动机停止运转，发动机停止向动力电池充电；
所述直流转换模块的输入端连接有交流输入端口，将输入的交流电源转换为直流电源并通过直流输出端口输出直流充电电源；
所述第一逆变器与所述动力电池之间设置有第一开关；
所述高压配电盒与所述直流转换模块之间设置有第二开关；
所述高压配电盒与所述第二逆变器之间设置有第三开关；
所述保护开关外部还设置卷帘门，在供电单元向外供电时，避免对动力电池充电；
还包含与所述继电器触点并联接入线路的第四开关，当所述保护开关及继电器线圈故障时，通过闭合所述第四开关来手动控制起动机的工作。
2.根据权利要求1所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，其特征在于，所述动力电池为锂离子电池。
3.根据权利要求2所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，其特征在于，所述启动电源为铅酸电池。
4.根据权利要求3所述的一种向外提供交、直流电的汽车混合动力系统，其特征在于，所述发动机为柴油发动机。
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