CN110525217A - 启动整流器、增程器、电动汽车及其增程器检测方法 - Google Patents

启动整流器、增程器、电动汽车及其增程器检测方法 Download PDF

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CN110525217A CN201910738926.3A CN201910738926A CN110525217A CN 110525217 A CN110525217 A CN 110525217A CN 201910738926 A CN201910738926 A CN 201910738926A CN 110525217 A CN110525217 A CN 110525217A
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Abstract

本发明提供了启动整流器、增程器、电动汽车及其增程器检测方法，启动整流器包括：启动器将电能转化为交流电能，并输出电流限制值内的电流；整流器将电能转换为直流电能以便给电池和负载供电；电流传感器检测直流母线上的双向电流并输出模拟信号；硬件处理电路将模拟信号进行滤波调理后发送至数字处理器；数字处理器根据发电机的退磁特性、电池的荷电状态和电芯的温度设定电流限制值；根据滤波调理后的模拟信号计算发电功率，从而由发电功率与发电机转速控制节气门的开度，进而控制发动机输出功率。本发明输出电流限制值内的电流，延长电池寿命、保护发电机和发动机并防止整流器过流损坏；使得发电机和发动机工作在高效区，增程器系统的效率提高。

Description

启动整流器、增程器、电动汽车及其增程器检测方法
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，特别涉及启动整流器、增程器、电动汽车及其增程器检测方法。
背景技术
在现代化的汽车领域内，具有节能环保效果的电动汽车已经逐渐成为汽车发展的主要方向，增程式电动汽车则是目前电动汽车发展的主流技术方向之一。增程式电动汽车可解决因动力电池存储能量低、续驶里程短和充电时间长等导致的电动汽车无法大规模产业化的问题，符合电动汽车的发展需要。
增程式电动汽车的发动机在低温启动时启动功率比常温功率大，启动器从电池吸收的电流比常温大。电池的放电电流受限于电芯温度和电池的荷电状态，在低温时，为延长电池的寿命、保护发电机和发动机需测量启动/整流器的直流母线实时电流，限制启动的最大电流；对整流器的电流值进行限制，并实时保护，可以防止整流器过流损坏。在增程器发电时，整流器输出的直流电流一部分流向电池，一部分流向负载。通常情况下，流过电池的电流可以获知，流向负载的电流不可知，这就造成了增程器的发电电流不可知，增程器的功率探测困难，从而引起发电机和发动机不工作在高效区，增程器系统效率低的问题。
因此，现有技术中迫切地需要启动整流器、增程器、电动汽车及其增程器检测方法，能够限制启动的最大电流，防止整流器过流损坏；使得发电机和发动机工作在高效区，增程器系统效率高。
发明内容
(一)发明目的
为克服上述现有技术存在的至少一种缺陷，本发明提供了启动整流器、增程器、电动汽车及其增程器检测方法，用于限制启动的最大电流，延长电池的寿命、保护发电机和发动机，并防止整流器过流损坏；使得发电机和发动机工作在高效区，增程器系统的效率提高。
(二)技术方案
作为本发明的第一方面，本发明公开了一种用于电动汽车的启动整流器，包括：
启动器，用于将电能转化为交流电能，并输出电流限制值内的电流；
整流器，用于将电能转换为直流电能，以便给电池和负载供电；
电流传感器，用于检测直流母线上的双向电流，并输出模拟信号将其发送至硬件处理电路；
硬件处理电路，用于将所述模拟信号进行滤波调理后发送至数字处理器；
数字处理器，用于根据发电机的退磁特性、所述电池的荷电状态和电芯的温度设定所述电流限制值；根据滤波调理后的所述模拟信号计算发电功率，从而由所述发电功率与发电机转速来控制节气门的开度，进而控制发动机的输出功率。
一种可能的实施方式中，包括：通讯模块，用于输出所述发电功率和所述发动机的输出功率。
一种可能的实施方式中，在所述启动器和所述整流器的直流母线输出端连接所述电流传感器，所述电流传感器和所述硬件处理电路相连，所述硬件处理电路和所述数字处理器连接，所述数字处理器和所述通讯模块连接时，所述电流传感器检测流过直流母线的所述双向电流，输出所述模拟信号至所述数字处理器，由所述数字处理器计算出所述发电功率。
作为本发明的第二方面，本发明公开了一种用于电动汽车的增程器，包括：
发动机，用于产生或接收机械能；
发电机，用于进行机械能和电能之间的转化；
上述任一技术方案中公开的所述用于电动汽车的启动整流器；
通讯总线，用于将发电功率发送至ECU；
ECU，用于控制节气门的开度；
节气门，用于根据自身的开度控制所述发动机的输出功率，从而使得所述发动机和所述发电机工作在高效区。
一种可能的实施方式中，在所述通讯总线与所述ECU连接，所述ECU与所述节气门连接，所述节气门连接所述发动机时，所述ECU接收所述发电功率，并控制所述节气门的开度，所述节气门控制所述发动机工作在高效区，从而使得所述发电机工作在高效区。
作为本发明的第三方面，本发明公开了一种电动汽车，包括：
负载，用于接收直流电能使其自身正常运行；
电池，用于给所述负载提供所述直流电能；
上述任一技术方案中公开的所述用于电动汽车的增程器；所述增程器用于给所述电池和/或所述负载提供所述直流电能；
整车控制器，用于控制所述增程器处于发电状态；根据发动机和发电机的高效区和电池状态确定发电功率，从而向ECU发送节气门开度信息控制所述发动机和所述发电机的功率。
一种可能的实施方式中，当所述增程器通过母线一和母线二与所述电池和所述负载的两端连接时，所述增程器将所述直流电能发送至所述电池和/或所述负载。
作为本发明的第四方面，本发明公开了一种用于电动汽车的增程器检测方法，包括以下步骤：
发动机产生或接收机械能；
发电机进行所述机械能和电能之间的转化；
启动器将电能转化为交流电能，并输出电流限制值内的电流；
整流器将电能转换为直流电能，以便给电池和负载供电；
电流传感器检测直流母线上的双向电流，并输出模拟信号将其发送至硬件处理电路；
所述硬件处理电路将所述模拟信号进行滤波调理后发送至数字处理器；
所述数字处理器根据所述发电机的退磁特性、所述电池的荷电状态和电芯的温度设定所述电流限制值；根据滤波调理后的所述模拟信号计算发电功率；
通讯模块输出所述发电功率；
通讯总线将所述发电功率发送至ECU；
所述ECU控制节气门的开度；
所述节气门根据自身的开度控制所述发动机的输出功率，从而使得所述发动机和所述发电机工作在高效区。
一种可能的实施方式中，在所述启动器和所述整流器的直流母线输出端连接所述电流传感器，所述电流传感器和所述硬件处理电路相连，所述硬件处理电路和所述数字处理器连接，所述数字处理器和所述通讯模块连接时，所述电流传感器检测流过直流母线的所述双向电流，输出所述模拟信号至所述数字处理器，由所述数字处理器计算出所述发电功率。
一种可能的实施方式中，在所述通讯总线与所述ECU连接，所述ECU与所述节气门连接，所述节气门连接所述发动机时，所述ECU接收所述发电功率，并控制所述节气门的开度，所述节气门控制所述发动机工作在高效区，从而使得所述发电机工作在高效区。
(三)有益效果
本发明提供的启动整流器、增程器、电动汽车及其增程器检测方法，由数字处理器将根据发电机的退磁特性、所述电池的荷电状态和电芯的温度设定的所述电流限制值输送至启动器，由启动器输出电流限制值内的电流，能够延长电池的寿命、保护发电机和发动机，并防止整流器过流损坏；通过控制节气门的开度来控制发动机的输出功率，从而使得发动机和发电机工作在高效区，增程器系统的效率得到提高。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。
图1是本发明提供的一种电动汽车供电控制部分的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面参考图1详细描述本发明提供的一种用于电动汽车的启动整流器的第一实施例。如图1所示，本实施例提供的启动整流器主要包括有：启动器、整流器、电流传感器、硬件处理电路和数字处理器。
启动器，用于将电能转化为交流电能，并输出电流限制值内的电流。在启动发动机时，启动器可以将直流电源转化为交流电源给发电机供电，由发电机将电能转化为机械能，拖动发动机旋转。发动机点火，发动机启动。此时启动器从电池吸收能量，电流从电池流向启动整流器。
启动器输出电流限制值内的电流，可以延长电池的寿命、保护发电机和发动机。
整流器，用于将电能转换为直流电能，以便给电池和负载供电。发电时，可以由发动机拖动发电机旋转，发电机将机械能转化为交流电能，交流电能可以通过整流器转化为直流电能，直流电能可以通过母线给电池和负载供电。此时，电流从启动整流器流向电池给电池充电。
电流由启动器可以到达整流器，到达整流器内的电流为电流限制值内的电流，可以防止整流器过流损坏。
电流传感器，用于检测直流母线上的双向电流，并输出模拟信号将其发送至硬件处理电路。电流传感器可以检测经过启动器、整流器的直流母线实时电流，并将有关电流的模拟信号发送至硬件处理电路。
硬件处理电路，用于将所述模拟信号进行滤波调理后发送至数字处理器。硬件处理电路可以将模拟信号进行滤波调理转换成数字信号，并将所述数字信号发送至数字处理器进行相应的处理。
数字处理器，用于根据发电机的退磁特性、所述电池的荷电状态和电芯的温度设定所述电流限制值；根据滤波调理后的所述模拟信号计算发电功率，从而由所述发电功率与发电机转速来控制节气门的开度，进而控制发动机的输出功率。数字处理器将所述电流限制值输送至启动器，由启动器限定输出的电流，保护电池寿命，防止发电机退磁；数字处理器可以根据接收的有关电流的数字信号计算发电功率(P＝UI)；数字处理器与节气门相连，数字处理器通过控制节气门的开度来控制发动机的输出功率，进而由发动机的输出功率控制发电机的发电功率，从而使得发动机和发电机工作在高效区，提高工作效率。
其中，包括：通讯模块，用于输出所述发电功率和所述发动机的输出功率。可以由通讯模块获取发电功率和发动机的输出功率，了解发电机和发动机的工作状态。
其中，在所述启动器和所述整流器的直流母线输出端连接所述电流传感器，所述电流传感器和所述硬件处理电路相连，所述硬件处理电路和所述数字处理器连接，所述数字处理器和所述通讯模块连接时，所述电流传感器检测流过直流母线的所述双向电流，输出所述模拟信号至所述数字处理器，由所述数字处理器计算出所述发电功率。启动器和整流器的直流母线连接到母线一和母线二上；启动器和整流器的交流相线连接到一起并连接到发电机的相线上；上述连接不仅便于数字处理器将电流限制值发送至启动器，而且便于各个器件之间的通信。
本发明由数字处理器根据发电机的退磁特性、所述电池的荷电状态和电芯的温度设定电流限制值并输送至启动器，由启动器输出电流限制值内的电流，能够延长电池的寿命、保护发电机和发动机，并防止整流器过流损坏；通过数字处理器控制节气门的开度来控制发动机的输出功率，从而使得发动机和发电机工作在高效区。
下面参考图1详细描述本发明提供的一种用于电动汽车的增程器的第一实施例。如图1所示，本实施例提供的增程器主要包括有：发动机，用于产生或接收机械能；发电机，用于进行机械能和电能之间的转化；上述实施例中公开的用于电动汽车的启动整流器；通讯总线，用于将发电功率发送至ECU；ECU，用于控制节气门的开度；节气门，用于根据自身的开度控制所述发动机的输出功率，从而使得所述发动机和所述发电机工作在高效区。
发动机，用于产生或接收机械能。启动发动机时，发动机可以接收发电机的机械能拖动自身旋转；发电时，发动机可以拖动发电机旋转，发电机获取由于发动机产生的机械能。
发电机，用于进行机械能和电能之间的转化。在启动发动机时，发电机可以将电能转化成机械能；发电时，发电机可以将机械能转化成(交流)电能。
该用于电动汽车的启动整流器主要包括：启动器、整流器、电流传感器、硬件处理电路和数字处理器。上述用于电动汽车的启动整流器及其实施方式，都可应用于此用于电动汽车的增程器，在此不再赘述。
通讯总线，用于将发电功率发送至ECU。通讯总线从所述启动整流器的通讯模块中获取发电功率。
通讯方式可以为CAN(即控制器局域网络),RS-485和RS-232。
ECU，用于控制节气门的开度。ECU可以在发动机和发电机工作时采集信息并对所述信息进行相应的分析了解，而后通过控制节气门的开度来控制发动机的工作。采集的所述信息可以为发电功率等；所述控制发动机的工作可以为控制发电机点火、控制发动机的效率等。所述ECU为电子控制单元。
节气门，用于根据自身的开度控制所述发动机的输出功率，从而使得所述发动机和所述发电机工作在高效区。节气门的开度大小可以控制进入发动机的空气量的多少，空气进入进气管后可以与汽油混合变成可燃混合气，从而燃烧形成做功；通过调节节气门的开度可以调节发动机的输出功率使得发动机工作在高效区，进而使得发电机也工作在高效区。
其中，在所述通讯总线与所述ECU连接，所述ECU与所述节气门连接，所述节气门连接所述发动机时，所述ECU接收所述发电功率，并控制所述节气门的开度，所述节气门控制所述发动机工作在高效区，从而使得所述发电机工作在高效区。
本发明通过通讯总线将发电功率发送至ECU,由ECU控制节气门的开度来控制发动机的输出功率，使得发动机和发电机工作在高效区，增程器系统的效率得到提高。
下面参考图1详细描述本发明提供的一种电动汽车的第一实施例。如图1所示，本实施例提供的电动汽车主要包括有：负载，用于接收直流电能使其自身正常运行；电池，用于给所述负载提供所述直流电能；上述实施例中公开的用于电动汽车的增程器；所述增程器用于给所述电池和/或所述负载提供所述直流电能；整车控制器，用于控制所述增程器处于发电状态；根据发动机和发电机的高效区和电池状态确定发电功率，从而向ECU发送节气门开度信息控制发动机和发电机的功率。
负载，用于接收直流电能使其自身正常运行。负载指电子元件，可以为灯、电铃等。
电池，用于给所述负载提供所述直流电能。电池可以将自身存储的直流电能发送至负载，使得负载可以获取足够的直流电能保证自身运行。
该用于电动汽车的增程器主要包括：发动机、发电机、启动整流器、通讯总线、ECU和节气门。上述用于电动汽车的增程器及其实施方式，都可应用于此电动汽车，在此不再赘述。
所述增程器用于给所述电池和/或所述负载提供所述直流电能。增程器可以给电池提供直流电能，由电池将所述直流电能发送给负载；增程器也可以直接将所述直流电能发送给负载。
整车控制器，用于控制所述增程器处于发电状态；根据发动机和发电机的高效区和电池状态确定发电功率，从而向ECU发送节气门开度信息控制所述发动机和所述发电机的功率。增程器检测到的发电和整流期间的电流，可以通过通讯模块和通讯总线发送给整车控制器。
整车控制器通过通讯总线控制增程器，使得配置更加灵活。
其中，当所述增程器通过母线一和母线二与所述电池和所述负载的两端连接时，所述增程器将所述直流电能发送至所述电池和/或所述负载，以便在电动汽车没电时，可以由增程器发电并将所述直流电能发送给电池和/或负载，以保证电动汽车可以正常运行。当母线一是正母线时，母线二是负母线；当母线一是负母线时，母线二是正母线。
本发明通过整车控制器控制增程器处于发电状态并向ECU发送节气门开度信息控制发动机和发电机的功率向电池和负载供电，使得发动机和发电机工作在高效区。
下面详细描述本发明提供的一种用于电动汽车的增程器检测方法的第一实施例。本实施例提供的增程器检测方法主要包括有：
发动机产生或接收机械能；
发电机进行所述机械能和电能之间的转化；
启动器将电能转化为交流电能，并输出电流限制值内的电流；
整流器将电能转换为直流电能，以便给电池和负载供电；
电流传感器检测直流母线上的双向电流，并输出模拟信号将其发送至硬件处理电路；
所述硬件处理电路将所述模拟信号进行滤波调理后发送至数字处理器；
所述数字处理器根据所述发电机的退磁特性、所述电池的荷电状态和电芯的温度设定所述电流限制值；根据滤波调理后的所述模拟信号计算发电功率；
通讯模块输出所述发电功率；
通讯总线将所述发电功率发送至ECU；
所述ECU控制节气门的开度；
所述节气门根据自身的开度控制所述发动机的输出功率，从而使得所述发动机和所述发电机工作在高效区。
其中，在所述启动器和所述整流器的直流母线输出端连接所述电流传感器，所述电流传感器和所述硬件处理电路相连，所述硬件处理电路和所述数字处理器连接，所述数字处理器和所述通讯模块连接时，所述电流传感器检测流过直流母线的所述双向电流，输出所述模拟信号至所述数字处理器，由所述数字处理器计算出所述发电功率。
其中，在所述通讯总线与所述ECU连接，所述ECU与所述节气门连接，所述节气门连接所述发动机时，所述ECU接收所述发电功率，并控制所述节气门的开度，所述节气门控制所述发动机工作在高效区，从而使得所述发电机工作在高效区。
本发明由数字处理器将根据发电机的退磁特性、所述电池的荷电状态和电芯的温度设定的所述电流限制值输送至启动器，由启动器输出电流限制值内的电流，能够延长电池的寿命、保护发电机和发动机，并防止整流器过流损坏；通过控制节气门的开度来控制发动机的输出功率，从而使得发动机和发电机工作在高效区，增程器系统的效率得到提高。
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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于电动汽车的启动整流器，其特征在于，包括：
启动器，用于将电能转化为交流电能，并输出电流限制值内的电流；
整流器，用于将电能转换为直流电能，以便给电池和负载供电；
电流传感器，用于检测直流母线上的双向电流，并输出模拟信号将其发送至硬件处理电路；
硬件处理电路，用于将所述模拟信号进行滤波调理后发送至数字处理器；
数字处理器，用于根据发电机的退磁特性、所述电池的荷电状态和电芯的温度设定所述电流限制值；根据滤波调理后的所述模拟信号计算发电功率，从而由所述发电功率与发电机转速来控制节气门的开度，进而控制发动机的输出功率。
2.根据权利要求1所述的启动整流器，其特征在于，包括：通讯模块，用于输出所述发电功率和所述发动机的输出功率。
3.根据权利要求2所述的启动整流器，其特征在于，在所述启动器和所述整流器的直流母线输出端连接所述电流传感器，所述电流传感器和所述硬件处理电路相连，所述硬件处理电路和所述数字处理器连接，所述数字处理器和所述通讯模块连接时，所述电流传感器检测流过直流母线的所述双向电流，输出所述模拟信号至所述数字处理器，由所述数字处理器计算出所述发电功率。
4.一种用于电动汽车的增程器，其特征在于，包括：
发动机，用于产生或接收机械能；
发电机，用于进行机械能和电能之间的转化；
权利要求1-3中任一项所述的启动整流器；
通讯总线，用于将发电功率发送至ECU；
ECU，用于控制节气门的开度；
节气门，用于根据自身的开度控制所述发动机的输出功率，从而使得所述发动机和所述发电机工作在高效区。
5.根据权利要求4所述的增程器，其特征在于，在所述通讯总线与所述ECU连接，所述ECU与所述节气门连接，所述节气门连接所述发动机时，所述ECU接收所述发电功率，并控制所述节气门的开度，所述节气门控制所述发动机工作在高效区，从而使得所述发电机工作在高效区。
6.一种电动汽车，其特征在于，包括：
负载，用于接收直流电能使其自身正常运行；
电池，用于给所述负载提供所述直流电能；
权利要求4或5所述的增程器；所述增程器用于给所述电池和/或所述负载提供所述直流电能；
整车控制器，用于控制所述增程器处于发电状态；根据发动机和发电机的高效区和电池状态确定发电功率，从而向ECU发送节气门开度信息控制所述发动机和所述发电机的功率。
7.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，当所述增程器通过母线一和母线二与所述电池和所述负载的两端连接时，所述增程器将所述直流电能发送至所述电池和/或所述负载。
8.一种用于电动汽车的增程器检测方法，其特征在于，包括：
发动机产生或接收机械能；
发电机进行所述机械能和电能之间的转化；
启动器将电能转化为交流电能，并输出电流限制值内的电流；
整流器将电能转换为直流电能，以便给电池和负载供电；
电流传感器检测直流母线上的双向电流，并输出模拟信号将其发送至硬件处理电路；
所述硬件处理电路将所述模拟信号进行滤波调理后发送至数字处理器；
所述数字处理器根据所述发电机的退磁特性、所述电池的荷电状态和电芯的温度设定所述电流限制值；根据滤波调理后的所述模拟信号计算发电功率；
通讯模块输出所述发电功率；
通讯总线将所述发电功率发送至ECU；
所述ECU控制节气门的开度；
所述节气门根据自身的开度控制所述发动机的输出功率，从而使得所述发动机和所述发电机工作在高效区。
9.根据权利要求8所述的增程器检测方法，其特征在于，在所述启动器和所述整流器的直流母线输出端连接所述电流传感器，所述电流传感器和所述硬件处理电路相连，所述硬件处理电路和所述数字处理器连接，所述数字处理器和所述通讯模块连接时，所述电流传感器检测流过直流母线的所述双向电流，输出所述模拟信号至所述数字处理器，由所述数字处理器计算出所述发电功率。
10.根据权利要求8所述的增程器检测方法，其特征在于，在所述通讯总线与所述ECU连接，所述ECU与所述节气门连接，所述节气门连接所述发动机时，所述ECU接收所述发电功率，并控制所述节气门的开度，所述节气门控制所述发动机工作在高效区，从而使得所述发电机工作在高效区。
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