CN110103731A - 一种适用于电动汽车的微燃机增程器 - Google Patents

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李超
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Abstract

本发明公开了一种适用于电动汽车的微燃机增程器，包括，离心式压气机、回热器、燃烧室、供油系统、点火装置、涡轮机、集成起动/发电一体化电机、驱动电机以及动力电池；离心式压气机由涡轮机同轴驱动；涡轮机由燃烧室产生的燃气驱动；涡轮机的出口的废气经所述回热器将自身余热传递给离心式压气机产生的增压空气；集成起动/发电一体化电机由涡轮机同轴驱动；驱动电机可由集成起动/发电一体化电机和/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，且在低电量时可由集成起动/发电一体化电机充电；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。本发明解决了纯电动汽车续航里程短、能量密度低和充电时间长的问题。

Description

一种适用于电动汽车的微燃机增程器
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，具体涉及适用于电动汽车的微燃机增程器。
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。
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微燃机增程器，当车载可充电动力电池无法满足续航里程要求时，该微燃机增程器可为车辆动力系统提供电能，提高其续航能力。
本发明采用的技术手段如下：
一种适用于电动汽车的微燃机增程器，包括，离心式压气机、回热器、燃烧室、供油系统、点火装置、涡轮机、集成起动/发电一体化电机、驱动电机和动力电池；所述离心式压气机由所述涡轮机同轴驱动；所述涡轮机由燃烧室产生的燃气驱动；所述涡轮机的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；所述集成起动/发电一体化电机由所述涡轮机同轴驱动；所述驱动电机可由所述ISG高速电机和/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集成起动/发电一体化电机充电；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，所述涡轮机为轴流式、径流式或混流式涡轮机，其膨胀比为4～6。
进一步地，所述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，所述微燃机增程器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，微燃机增程器起动，集成起动/发电一体化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，微燃机增程器停止，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微燃机增程器具有以下有益效果：1、本发明公开的微燃机增程器属于连续工作的回转机械，因此具有体积小、重量轻、功率密度高的优点，此外，由于燃烧室中较低的燃烧温度以及采用稀薄燃烧技术，氮氧化物、一氧化碳等排放性能更好，能够满足日益严苛的机动车排放法规；2、该微燃机增程器在电动汽车中动力电池供电不足时，可为车辆动力系统提供电能，提高了车辆续航能力。
附图说明
图1为本发明公开的适用于电动汽车的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、供油系统，5、点火装置，6、涡轮机，7、ISG高速电机，8、驱动电机，9、动力电池。
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微燃机增程器，包括：离心式压气机1、回热器2、燃烧室3、供油系统4、点火装置5、涡轮机6、集成起动/发电一体化电机7(Integrated Starter/Generator，ISG高速电机)、驱动电机8、动力电池9；所述离心式压气机1由涡轮机6同轴驱动；所述涡轮机6为轴流式、径流式或混流式涡轮机，其膨胀比为4～6，所述涡轮机6由燃烧室3产生的燃气驱动；所述涡轮机6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，优选地，离心式压气机1的压比为4～7；所述集成起动/发电一体化电机7由涡轮机6驱动；所述驱动电机8可由集成起动/发电一体化电机7和/或动力电池9供电；所述动力电池9可接受驱动电机8再生制动反馈的电能，且在低电量时可由集成起动/发电一体化电机7充电；所述动力电池9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℃。
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，涡轮机入口燃气温度为1275K，膨胀比为5.0，涡轮机效率为83％，回热器换热效率为78％，离心式压气机出口气体温度为520K，压缩比为5.3，压气机效率为75％，则增程器额定输出电功率可达35kW，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 (7)

1.一种适用于电动汽车的微燃机增程器，其特征在于：包括，离心式压气机(1)、回热器(2)、燃烧室(3)、供油系统(4)、点火装置(5)、涡轮机(6)、集成起动/发电一体化电机(7)、驱动电机(8)以及动力电池(9)；
所述离心式压气机(1)由所述涡轮机(6)同轴驱动；
所述涡轮机(6)由燃烧室(3)产生的燃气驱动；
所述涡轮机(6)的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；
所述集成起动/发电一体化电机(7)由所述涡轮机(6)同轴驱动；
所述驱动电机(8)可由所述集成起动/发电一体化电机(7)和/或动力电池(9)供电；
所述动力电池(9)可接受所述驱动电机(8)再生制动反馈的电能，且在低电量时可由所述集成起动/发电一体化电机(7)充电；
所述动力电池(9)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微燃机增程器，其特征在于：所述涡轮机(6)为轴流式、径流式或混流式涡轮机，其膨胀比为4～6。
4.根据权利要求1所述的适用于电动汽车的微燃机增程器，其特征在于：所述涡轮机(6)入口燃气温度上限依据其涡轮叶轮材料取值为950～1050℃。
5.根据权利要求4所述的适用于电动汽车的微燃机增程器，其特征在于：所述微燃机增程器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，微燃机增程器起动，集成起动/发电一体化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，微燃机增程器停止，驱动电机由动力电池供电。
6.根据权利要求5所述的适用于电动汽车的微燃机增程器，其特征在于：所述动力电池荷电状态下限为20～35％。
7.根据权利要求6所述的适用于电动汽车的微燃机增程器，其特征在于：所述动力电池荷电状态上限为50～90％。
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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
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