CN110053491A - 一种适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，包括：离心式压气机、回热器、燃烧室、一级涡轮机、二级涡轮机、高速发电机、驱动电机、动力电池、供油系统、点火装置和起动电机；离心式压气机由一级涡轮机同轴驱动；一级涡轮机由燃烧室产生的燃气驱动；二级涡轮机与一级涡轮机串联；二级涡轮机出口的废气经回热器将自身余热传递给离心式压气机产生的增压空气；高速发电机由二级涡轮机驱动；驱动电机由高速发电机和/或动力电池供电；动力电池可接受驱动电机再生制动反馈的电能，且在低电量时可由高速发电机充电；动力电池也可由外部普通交流电源线充电。该增程器具有体积小、重量轻、功率密度高的优点，并提高了电动汽车的续航能力。

Description

一种适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，具体涉及适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器。
背景技术
近年来，随着机动车排放控制法规的愈加严苛，纯电动汽车在中国得到快速发展。但其续航里程短、相关配套设施不完善的缺陷也得以凸显，其根本原因是纯电动汽车只能在停泊或进站后才能进行充电。增程器是一种车载辅助发电装置，当车载可充电动力电池无法满足续航里程要求时，起动增程器可为车辆动力系统提供电能。因此，增程器是当前解决纯电动汽车续航里程短、能量密度低、充电时间长、充电桩数量有限等问题的可选方案。目前，市面上已有的增程式电动汽车包括宝马i3增程版、奥迪A1e-tron增程版、广汽传祺GA5增程版等。所选用的增程器为往复式内燃机或单级涡轮微燃机，其具有体积大、重量大、功率密度低的问题。
发明内容
本发明针对以上的问题提出了一种适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，可以解决现有的增程器具有体积大，功率密度低的问题。
本发明采用的技术手段如下：
一种适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，包括：离心式压气机、回热器、燃烧室、一级涡轮机、二级涡轮机、高速发电机、驱动电机、动力电池、供油系统、点火装置以及起动电机；所述离心式压气机由所述一级涡轮机同轴驱动；所述一级涡轮机由所述燃烧室产生的燃气驱动；所述二级涡轮机与所述一级涡轮机串联布置；所述二级涡轮机出口的废气经所述回热器将自身余热传递给所述离心式压气机产生的增压空气；所述高速发电机由所述二级涡轮机驱动；所述驱动电机由所述高速发电机和/或动力电池供电；所述动力电池可接受所述驱动电机再生制动反馈的电能，且在低电量时可由所述高速发电机充电；所述动力电池在电动汽车停止状态时可由外部普通交流电源线充电。
进一步地，所述离心式压气机的压比为4～7。
进一步地，所述一级涡轮机为混流式或径流式涡轮机，其膨胀比为2～4。
进一步地，所述二级涡轮机为轴流式或混流式涡轮机，其膨胀比为2～4。
进一步地，所述一级涡轮机入口燃气温度上限依据其涡轮叶轮材料取值为950～1050℃。
进一步地，微燃机在动力电池荷电状态下限和上限区间内间歇工作；动力电池荷电状态低于设定的下限时，微燃机起动，高速发电机给驱动电机供电，多余的电能给动力电池充电；动力电池荷电状态高于设定的上限时，微燃机停止，驱动电机由动力电池供电。
进一步地，所述动力电池荷电状态下限为20～35％。
进一步地，所述动力电池荷电状态上限为50～90％。
与现有技术比较，本发明所述的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器具有以下有益效果：1、由于通过两级涡轮机驱动，可降低高速发电机的转速，从而提高其寿命和可靠性，同时具有体积小、重量轻以及功率密度高的优点。
附图说明
图1为本发明公开的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器的原理结构示意图。
图2为本发明公开的适用于电动汽车的微燃机增程器在电动汽车系统的应用示意图。
图中：1-离心式压气机；2-回热器；3-燃烧室；4-一级涡轮机；5-二级涡轮机；6-高速发电机；7-驱动电机；8-动力电池；9-供油系统；10-点火装置；11-起动电机。
具体实施方式
如图1和图2所示为本发明公开的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，包括：离心式压气机1、回热器2、燃烧室3、一级涡轮机4、二级涡轮机5、高速发电机6、驱动电机7、动力电池8、供油系统9、点火装置10、起动电机11；所述离心式压气机1由一级涡轮机4同轴驱动，优选地，所述离心式压气机的压比为4～7；所述一级涡轮机4由燃烧室3产生的燃气驱动；所述二级涡轮机5与一级涡轮机4串联布置，优选地，所述一级涡轮机为混流式或径流式涡轮机，其膨胀比为2～4；所述一级涡轮机入口燃气温度上限依据其涡轮叶轮材料取值为950～1050℃。所述二级涡轮机为轴流式或混流式涡轮机，其膨胀比为2～4。所述二级涡轮机5出口的废气经回热器2将自身余热传递给离心式压气机1产生的增压空气；所述高速发电机6由二级涡轮机5驱动；所述驱动电机7可由高速发电机6和/或动力电池8供电；所述动力电池8可接受驱动电机7再生制动反馈的电能，且在低电量时可由高速发电机6充电；所述动力电池8在电动汽车停止状态时可由外部普通交流电源线充电。
当电动汽车在停泊状态时，车载动力电池可通过外部充电桩或普通交流电源线(市电)充电。
当电动汽车在运行状态时，由动力电池给驱动电机供电，驱动电机通过减速装置驱动车轮运转。车轮在刹车过程中，驱动电机再生制动产生的电能反馈到车载动力电池中储存。
电动汽车运行过程中，当动力电池荷电状态低于设定的下限(可设定为20～35％)时，整车控制器发出信号通过起动电机起动微燃机增程器，给驱动电机供电，剩余的能量用于给动力电池充电。微燃机增程器工作期间，如果电动汽车处于重载状态，如加速、上坡或以非常高的速度运行等，则微燃机增程器和动力电池同时给驱动电机供电，以满足较高的功率需求。动力电池荷电状态高于设定的上限(可设定为50～90％)时，微燃机停止工作，驱动电机由动力电池供电。在整个电动汽车运行过程中，微燃机增程器间歇工作。
具体的，标定工况下，微燃机功率为120kW，其中一级涡轮机绝热功率为68kW，二级涡轮机绝热功率为52kW，一级涡轮机入口燃气温度为1275K，膨胀比为2.4，二级涡轮机入口温度为1070K，二级涡轮机出口温度为923K，膨胀比为2.2，回热器换热效率为78％，离心式压气机出口气体温度为530K，压缩比为5.6，则增程器额定输出电功率可达35kW。因此，微燃机增程器发电效率达到29％，与往复式内燃机具有可比拟的燃油经济性，却具有更小的体积和重量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，其特征在于：包括：离心式压气机(1)、回热器(2)、燃烧室(3)、一级涡轮机(4)、二级涡轮机(5)、高速发电机(6)、驱动电机(7)、动力电池(8)、供油系统(9)、点火装置(10)以及起动电机(11)；
所述离心式压气机(1)由所述一级涡轮机(4)同轴驱动；
所述一级涡轮机(4)由所述燃烧室(3)产生的燃气驱动；
所述二级涡轮机(5)与所述一级涡轮机(4)串联布置；
所述二级涡轮机(5)出口的废气经所述回热器(2)将自身余热传递给所述离心式压气机(1)产生的增压空气；
所述高速发电机(6)由所述二级涡轮机(5)驱动；
所述驱动电机(7)由所述高速发电机(6)和/或动力电池(8)供电；
所述动力电池(8)可接受所述驱动电机(7)再生制动反馈的电能，且在低电量时可由所述高速发电机(6)充电；
所述动力电池(8)在电动汽车停止状态时可由外部普通交流电源线充电。
2.根据权利要求1所述的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，其特征在于：所述离心式压气机(1)的压比为4～7。
3.根据权利要求1所述的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，其特征在于：所述一级涡轮机(4)为混流式或径流式涡轮机，其膨胀比为2～4。
4.根据权利要求1所述的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，其特征在于：所述二级涡轮机(5)为轴流式或混流式涡轮机，其膨胀比为2～4。
5.根据权利要求3所述的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，其特征在于：所述一级涡轮机(4)入口燃气温度上限依据其涡轮叶轮材料取值为950～1050℃。
6.根据权利要求1所述的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，其特征在于：微燃机在动力电池荷电状态下限和上限区间内间歇工作；动力电池荷电状态低于设定的下限时，微燃机起动，高速发电机给驱动电机供电，多余的电能给动力电池充电；动力电池荷电状态高于设定的上限时，微燃机停止，驱动电机由动力电池供电。
7.根据权利要求6所述的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，其特征在于：所述动力电池荷电状态下限为20～35％。
8.根据权利要求6所述的适用于电动汽车的双涡轮微燃机增程器，其特征在于：所述动力电池荷电状态上限为50～90％。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021233431A1 (zh) * 2020-05-21 2021-11-25 上海必修福企业管理有限公司 涡轮增压装置、方法以及增压系统
CN115977790A (zh) * 2023-02-21 2023-04-18 北京理工大学 一种单管燃烧涡轮增压热电联产装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1891619A (zh) * 2005-07-05 2007-01-10 通用电气公司 合成气体涡轮机
JP2016203868A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 トヨタ自動車株式会社 ガスタービン式レンジエクステンダーによる回生電力吸収装置
CN106321240A (zh) * 2016-08-19 2017-01-11 深圳福世达动力科技有限公司 离心压缩反动辐流内燃机
CN109435708A (zh) * 2018-07-06 2019-03-08 至玥腾风科技投资集团有限公司 一种增程式电动客车
CN109677277A (zh) * 2019-02-01 2019-04-26 至玥腾风科技投资集团有限公司 一种增程式电动汽车

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1891619A (zh) * 2005-07-05 2007-01-10 通用电气公司 合成气体涡轮机
JP2016203868A (ja) * 2015-04-24 2016-12-08 トヨタ自動車株式会社 ガスタービン式レンジエクステンダーによる回生電力吸収装置
CN106321240A (zh) * 2016-08-19 2017-01-11 深圳福世达动力科技有限公司 离心压缩反动辐流内燃机
CN109435708A (zh) * 2018-07-06 2019-03-08 至玥腾风科技投资集团有限公司 一种增程式电动客车
CN109677277A (zh) * 2019-02-01 2019-04-26 至玥腾风科技投资集团有限公司 一种增程式电动汽车

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021233431A1 (zh) * 2020-05-21 2021-11-25 上海必修福企业管理有限公司 涡轮增压装置、方法以及增压系统
CN115977790A (zh) * 2023-02-21 2023-04-18 北京理工大学 一种单管燃烧涡轮增压热电联产装置

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