CN112087102A - 一种增程器发电装置及车辆 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种增程器发电装置及车辆，增程器发电装置包括发动机、发电机和曲轴。曲轴包括第一端和第二端，发动机上设有活塞结构，活塞结构与第一端连接。发电机为双凸极电机，包括转子和定子，转子与第二端连接。通过曲轴直接将发动机与发电机连接，取消飞轮与减震器的设置，减小了发电装置的惯量，提高系统响应速度。其中，当活塞结构运行至上止点时，至少一个转定角度处于预设角度范围内，发电装置能够通过机械对齐的方式将脉动扭矩能量直接转化为电能并均匀化。因此，本申请的增程器发电装置具有响应速度快、控制简单的特点。

Description

一种增程器发电装置及车辆
技术领域
本申请涉及车辆增程器领域，特别涉及一种增程器发电装置及车辆。
背景技术
随着电动汽车的发展，越来越多的消费者选择使用电动汽车作为日常的代步工具，但纯电动车因其电池能量密度低、安全性差等因素的影响，消费者往往更愿意选择增程式电动车。增程式电动车可以通过高能量密度的燃料(如汽油等)通过发动机燃烧获得的机械能，再通过发电机转化成电能给驱动电机提供能源驱车，并且相对于纯电动车来说，增程式电动车上会装配小电量电池包来提供第二种能量来源。
现有技术下，增程器发动机因功率变小，出于降本考虑通常采用低缸数发动机。低缸数增程器发动机同等条件下的飞轮内扭矩峰值较多缸机明显增大，同时低缸数增程器发动机需要更大惯量的飞轮才能实现同样的飞轮后端速度波动限值。由于现有技术下增程器往往使用较大惯量的飞轮，而较大惯量飞轮在功率跟随时，增程器的扭矩响应速度远远无法与车辆驱动电机匹配。
由于使用飞轮带来较大惯量导致响应速度变慢，现有的增程器使用中往往会出现一些问题。首先增程器烧油发电相较于外部充电来说成本更高，由于其响应速度较慢，在行驶过程中增程器发电的部分经过电池的充放电才进入驱动电机，造成了一部分的浪费。其次，当驱动功率需求远大于电池放电功率时，比如途中加速超车时，此时需要增程器迅速输出比较大的发电功率帮助满足驱动高功率超车的需求。因增程器系统惯性大，发电功率部分动态响应慢，就会造成超车过程中提速慢的问题。同时，当增程式电动车高速行驶过程中突然收油门至0，由于飞轮大惯量的特性，无法马上停止，在接近100％SOC时，电池可承受的最大充电功率非常小(几个千瓦)，所以几十千瓦的惯性功率有可能造成电池过冲甚至推高直流母线电压超过功率器件最大承受电压，从而造成器件损坏。
发明内容
本申请要解决是大惯量飞轮导致增程器响应速度慢的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请实施例公开了一种增程器发电装置，包括发动机、发电机和曲轴，曲轴包括第一端和第二端，发动机上设有活塞结构，活塞结构与第一端连接，发电机为双凸极电机，包括转子和定子，转子与第二端连接，其中，当活塞结构运行至上止点时，至少一个转定角度处于预设角度范围内，转定角度为转子的转子齿的齿极轴线与离该转子齿最近的定子的定子齿的齿极轴线之间的夹角。
进一步地，发电机为具有N个转子齿的电机，预设角度范围为60/N机械度-160/N机械度。
进一步地，第二端与转子的机械接触面呈预定圆周角度固定，预定圆周角度为当活塞结构运行至上止点，且转定角度处于预设角度范围内时，第二端与转子的机械接触面所确定的角度值。
进一步地，发电机还包括外壳，定子与外壳固定，定子相对发动机呈预定定子角度，预定定子角度为当活塞结构运行至上止点，且转定角度处于预设角度范围内时，定子相对发动机所确定的角度值。
进一步地，发电机为三相6定子齿4转子齿开关磁阻电机，还包括控制器电路，控制器电路包括三组相绕组，相绕组设置于定子的凸极上。
进一步地，发电机内还设有转子位置传感器，转子位置传感器用于检测转子相对于定子的角度位置。
进一步地，控制器电路还包括电子开关和二极管，电子开关和二极管用于与相绕组配合励磁。
进一步地，控制器电路还包括储能单元，储能单元包括车辆的动力总成的驱动电池和支撑电容。
进一步地，控制器电路还包括储能单元，储能单元为超级电容、功率型电池、和DCDC升压器中的一种或多种组合。
进一步地，发电机为开关磁阻电机、双凸极外励磁电机、双凸极永磁电机、双凸极混合励磁电机的其中之一。
本申请实施例还公开了一种车辆，包括增程器发电装置。
采用上述技术方案，本申请具有如下有益效果：
本申请实施例公开了一种增程器发电装置，包括发动机、发电机和曲轴。曲轴包括第一端和第二端，发动机上设有活塞结构，活塞结构与第一端连接。发电机为双凸极电机，包括转子和定子，转子与第二端连接。通过曲轴直接将发动机与发电机连接，取消飞轮与减震器的设置，减小了发电装置的惯量，提高系统响应速度。其中，当活塞结构运行至上止点时，至少一个转定角度处于预设角度范围内，转定角度为转子的转子齿的齿极轴线与离所述转子齿最近的定子齿的齿极轴线之间的夹角，发电装置能够通过机械对齐的方式将脉动扭矩能量直接转化为电能并均匀化。因此，本申请的增程器发电装置具有响应速度快、控制简单的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的增程器发电装置的示意图；
图2为本申请实施例的6定子齿4转子齿开关磁阻电机的结构；
图3为本申请实施例的发电机控制电路；
图4为本申请实施例的每相绕组转定角度-电感及相电流变化图；
图5为本申请实施例的三缸四冲程发动机缸压合成曲线图；
以下对附图作补充说明：
1-发动机；2-发电机；3-曲轴；4-第一端；5-第二端；6-活塞结构；7-转子；8-定子。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
请参见图1，图1为本申请实施例的增程器发电装置的示意图，该增程器发电装置包括发动机1、发电机2和曲轴3。图一中发电机2与发动机1直接通过曲轴3相互连接，取消了现有技术中飞轮与减震器的设置。曲轴3包括第一端4和第二端5，发动机1上设有活塞结构6，活塞结构6与第一端4连接。活塞结构6通过其往复运动将发动机1内燃烧产生的能量传递至第一端4，曲轴3通过其自身的结构设计，将往复运动转换为旋转的扭矩传递至发电机2。发电机2为双凸极电机，包括转子7和定子8，转子7与第二端5连接。其中当活塞结构6运行至上止点时，至少一个转定角度处于预设角度范围内，转定角度为转子7的转子齿的齿极轴线与离该转子齿最近的定子8的的定子齿的齿极轴线之间的夹角。活塞结构6运行至上止点时，活塞顶离曲轴3中心达到最大距离，在该点后发动机1向曲轴3传递一个缸压波峰。通过该预设角度与活塞结构6的配合设置，使得本增程器发电装置能够将扭矩脉动以机械同步的方式转换成电能，同时减少了原有大惯量飞轮的设置后，本装置的惯量减小，整体系统响应时间也缩短，响应速度更快。
在本申请实施例中，电机为双凸极电机，可以是开关磁阻电机、双凸极外励磁电机、双凸极永磁电机、双凸极混合励磁电机的其中之一。针对电机的选择，可以根据实际的应用需求来确定，不同的双凸极电机作为发电机2时，其转定角度也不一样。举个例子，如果选择6定子齿4转子齿开关磁阻电机作为发电机2时，其内部转子7与定子8的结构如图2所示，在本例中其转定角度标示为θ，即转子7的齿极轴线与离其最近的定子8的齿极轴线之间的夹角。在本实施例的6定子齿4转子齿开关磁阻电机的结构中，当发动机1端的活塞结构6运行到上止点时，该转定角度θ处于预设角度范围内，在本实施例中，该预设角度范围为15-40机械度。再举个例子，若选择四相12个转子齿8个定子齿电机作为本申请实施例的发电机2，预设角度范围为5°-13.3°。因此，针对不同的电机情况，该预设角度的范围有所差异，具体的选择需要根据实际的应用情况与电机工作时所需要的精度有关。
在本申请实施例中，由于去除了大惯量飞轮和减震器，使得本申请的增程器发电装置的惯量有较大幅度的减小，为保证增程器的系统稳定性，发电机2转子7的惯量在一些情况下需要根据实际情况进行调整。举个例子，在某增程器装置内，其发电机转子7需要增加原有惯量的10％，如此才能保证系统的稳定性。再比如说，发电机转子7的惯量不需要进行改变，系统的稳定性本身已达到要求。因此，发电机转子的惯量变化与否，变化多少，都取决于具体的应用场景和需求来确定。
在本申请实施例中，在安装本实施例的过程中，为了使得当活塞结构6运转至上止点时，转定角度能够准确地处于预设角度范围内，可以在安装过程中通过确定转子7与曲轴3连接处的固定圆周角度，或者确定定子8相对发动机1的固定角度等方式，使得转定角度准确落于预设角度范围内。下面介绍两种通过确定固定角度从而使得当活塞结构6运转至上止点时，转定角度能够准确地处于预设角度范围内的方式；
一种可选的实施方式中，第二端5与转子7的机械接触面呈预定圆周角度固定，预定圆周角度为当活塞结构6运行至上止点，且转定角度处于预设角度范围内时，第二端5与转子7的机械接触面所确定的角度值。在本实施方式下，在安装过程中，当活塞结构6运行至上止点，调整第二端5与转子7的机械接触面，使得转定角度处于预设角度范围内，再将第二端5与转子7进行固定，此时二者之间接触面所确定的角度即为预定圆周角度。
另一种可选的实施方式中，发电机2还包括外壳，定子8与外壳固定，定子8相对发动机1呈预定定子角度，预定定子角度为当活塞结构6运行至上止点，且转定角度处于预设角度范围内时，定子8相对发动机1所确定的角度值。在本实施方式下，在安装过程中，通过活塞结构6到达上止点后，固定曲轴3与转子7不动，调整定子8的旋转角度，直至转定角度处于预设角度范围内，再将定子8与发电机2外壳相固定。在本实施方式中固定的结构相对简单，且定子8的旋转角度也易于调整。
在本申请实施例中，发电机2可以为三相6定子齿4转子齿开关磁阻电机，还包括控制器电路，控制器电路包括三组相绕组，相绕组设置于定子8的凸极上。其中，三相6定子齿4转子齿开关磁阻电机为具有三相绕组，定子8极数为6，转子7极数为4的开关磁阻电机。控制器电路还包括电子开关和二极管，电子开关和二极管用于与相绕组配合励磁。请参照图3所示，图3为本申请实施例的发电机2控制电路。通过其中一相的电路进行分析，每一相中可以包括两个电子开关和两个发电续流二极管。在本申请实施例中，可以通过调整电子开关的占空比等因素，来对相绕组的励磁电流进行控制。在本申请实施例的发电机2中，具体的发电过程，以其中一相作为参照举个例子：在该相开关导通时，控制器电路产生的电流在该相绕组流通，在之后实施关断主开关，则电流由于续流二极管继续流通，此时磁场贮能以及转子7所带的机械能通过磁场转换为电能，以电流的形式传输给负载。
在本申请实施例中，由于凸极效应的存在，即凸极电机的气隙不均匀，每相绕组的电感量随转定角度的变化而变化。请参照图4，图4为本申请实施例的每相绕组转定角度-电感及相电流变化图。通过图4可以看到，针对某一相绕组及定子8进行分析，转子7齿和定子8齿对齐时电感量达到最大值，此时气隙是最小的，转子7齿间豁口转动到对着定子8齿极时电感量最小，而此时是气隙最大的。在本申请实施例的发电机2中，具体的发电过程，以图4所对应的相绕组，举个例子：通过控制电子开关占空比，以极小的电流在θ1到θ2区间给绕组励磁，由于发电只能发生在电感呈下降沿的阶段，因此在电感的下降沿段的θ2开始关断励磁电流，此时通过转子7的转动开始发电，上升沿段若给绕组通以电流则电机工作在电动状态。
在图4中，具有几个物理量：相电流量i、电感量L、转定角度θ。可知针对某一相的瞬态扭矩公式为：
Figure BDA0002629374620000071
在上述公式中，当转子7转动开始发电时，其扭矩为发动机1通过曲轴3传递的扭矩。由于电机设计安装完成后，其绕组电感随着转定角度在图4所示的下降沿变化率
Figure BDA0002629374620000072
已经是电机的固有属性，因此根据扭矩公式可知，当曲轴3传递的脉动扭矩越大，则该时刻发电机2发出的电流也越大。
在本申请实施例中，为了能够提高发电效率，从图4中可以得知在发电状态下曲轴3传递的脉动扭矩越大，则该时刻发电机2发出的电流也越大。因此，随着转子位置的变化，会产生有规律的扭矩波动，针对这样的特性，可以通过机械同步的方式，使得发电机2在适当的运行时刻吸收曲轴3脉动扭矩功率。在实际的应用中，增程器发电装置的设计需要通过不同的发电机2和发动机1配合以此实现机械同步，需要考虑所需的功率、增程器的空间大小等因素。
以三相6定子齿4转子齿开关磁阻电机作为发电机2，三缸四冲程发动机1作为发动机1为例。首先，针对三相6定子齿4转子齿开关磁阻电机做分析，以图2作为其内部转子7与定子8的结构参考，通过其几何关系可以分析出，在该电机工作状态下，每30机械度则该电机产生扭矩波动一次。其次，针对三缸四冲程发动机1做分析，请参照图5，图5为本申请实施例的三缸四冲程发动机1缸压合成曲线图，在该图中，横轴是以缸1的上止点作为参照的曲轴3机械角。通过对三缸四冲程发动机1分析，可知由于其冲程数为四，因此其周期为720机械度，从而判断相邻缸压波峰之间相差了240机械度。因此，将发动机1的波峰周期与发电机2的扭矩波动周期相匹配。本申请实施例中曲轴3直接与转子7刚性连接，在发电机2转子7进入发电过程，也就是转定角度θ达到预设角度范围内时，此时确保发动机1恰好处于上止点时刻。在图5中以发动机1缸1为参考，此时缸1的缸压对应的扭矩脉动机械功率以机械同步的方式被A相绕组发电经二极管将脉动电功率充入损耗极低的储能单元并均匀化。同理，下一个30机械度由C相绕组发电，然后B相再A相循环。待到缸2的上止点时，如图5所示，正对的是B相开始发电时刻。同理后面的每一个缸的上止点时刻都机械同步对应某相绕组的开始发电时刻。因此通过上述机械同步的方式，既可以解决惯量减小后发动机1带来的脉动电功率的问题，还能够提高功率响应速度减少电池电量的损耗。并且发动机1是功率控制环上唯一的功率调节器，发动机1只需跟随功率需求运行在工作轨迹线上对应的工作点即可。发电机2控制器只提供完全吸收脉动功率的条件，而无需对功率或扭矩或转速再做控制，导致本实施例的发电控制更为简单。
在本申请实施例中，发电机2内还设有转子7位置传感器，转子7位置传感器用于检测转子位置。通过转子7位置传感器的设置，可以实时地进行励磁控制及发电。
在本申请实施例中，由于机械同步的方式存在，发电机2产生的电需要储能元件进行储存，而储能单元的选择有许多不同的方式，具体的选择需要根据实际的应用情况、元件成本等因素进行考量。比如，可以直接连接到驱动用的电池和直流母线支撑电容，可以节省一定的成本，也使得电路更清晰明确。或者，储能装置还可以是超级电容、功率型电池、和DCDC升压器中的一种或多种组合，通过上述储能装置的加入，可以具有更大的电量储存空间。
本申请实施例还公开了一种车辆，还包括增程器发电装置。
基于上文下面介绍一种可行的实施例：
实施例：在本实施例中，选择6定子齿4转子齿开关磁阻电机作为发电机2，三缸四冲程发动机1作为发动机1为例。首先，根据6定子齿4转子齿开关磁阻电机的内部转子7与定子8的结构，可以发现，先后产生扭矩波动的转子7与定子8并不是一一对应的，因此通过几何分析可以发现，产生扭矩波动的周期为30机械度。其次，三缸四冲程发动机1作为发动机1，其周期为720机械度，由于是三缸发动机1，因此每缸的缸压波峰周期间隔为240机械度。通过两个周期的对比可以发现，在发动机1出现第一波缸压波峰的角度，若正好对应发电机2的A相产生扭矩波动的角度，就可以通过机械对齐的方式使得缸1的第一波缸压波峰带来的扭矩通过发电机2直接充入储能单元并均匀化。此时，即为该发电机2的转定角度恰好位于预设角度范围内，且发动机1的活塞结构6达到了上止点。经过第一波缸压波峰后，发电机2经过8个扭矩波动周期，即在发动机1运行经过240机械度时，恰好是B相开始发电的时刻，恰好对应缸2使得活塞结构6达到上止点。同理可知，请参见图5，在此后每一个缸对应活塞结构6达到上止点的时刻，都机械同步对应某相绕组的开始发电时刻。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种增程器发电装置，其特征在于，包括：发动机(1)、发电机(2)和曲轴(3)；
所述曲轴(3)包括第一端(4)和第二端(5)；
所述发动机(1)上设有活塞结构(6)，所述活塞结构(6)与所述第一端(4)连接；
所述发电机(2)为双凸极电机，包括凸极的转子(7)和凸极的定子(8)，所述转子(7)与所述第二端(5)连接；
其中，当所述活塞结构(6)运行至上止点时，至少一个转定角度处于预设角度范围内；所述转定角度为所述转子(7)的转子齿的齿极轴线与离所述转子齿最近的所述定子(8)的定子齿的齿极轴线之间的夹角。
2.根据权利要求1所述的增程器发电装置，其特征在于：所述发电机(2)为具有N个转子齿的电机，所述预设角度范围为60/N机械度-160/N机械度。
3.根据权利要求2所述的增程器发电装置，其特征在于：所述第二端(5)与所述转子(7)的机械接触面呈预定圆周角度固定；
所述预定圆周角度为当所述活塞结构(6)运行至上止点，且至少一个所述转定角度处于所述预设角度范围内时，所述第二端(5)与所述转子(7)的机械接触面所确定的角度值。
4.根据权利要求2所述的增程器发电装置，其特征在于：所述发电机(2)还包括外壳，所述定子(8)与所述外壳固定；
所述定子(8)相对所述发动机(1)呈预定定子角度；
所述预定定子角度为当所述活塞结构(6)运行至上止点，且至少一个所述转定角度处于预设角度范围内时，所述定子(8)相对所述发动机(1)所确定的角度值。
5.根据权利要求1所述的增程器发电装置，其特征在于；所述发电机(2)为三相6定子齿4转子齿开关磁阻电机，还包括控制器电路；
所述控制器电路包括三组相绕组，所述相绕组设置于所述定子(8)的凸极上。
6.根据权利要求1所述的增程器发电装置，其特征在于：所述发电机(2)内还设有转子(7)位置传感器；
所述转子(7)位置传感器用于检测所述转定角度的大小。
7.根据权利要求5所述的增程器发电装置，其特征在于：所述控制器电路还包括电子开关和二极管；
所述电子开关和所述二极管用于与所述相绕组配合励磁及整流发电。
8.根据权利要求5所述的增程器发电装置，其特征在于：所述控制器电路还包括储能单元；
所述储能单元包括车辆的动力总成的驱动电池和直流母线支撑电容。
9.根据权利要求5所述的增程器发电装置，其特征在于：所述控制器电路还包括储能单元；
所述储能单元为超级电容、功率型电池、和DCDC升压器中的一种或多种组合。
10.根据权利要求1所述的增程器发电装置，其特征在于：所述发电机(2)为开关磁阻电机、双凸极外励磁电机、双凸极永磁电机、双凸极混合励磁电机的其中之一。
11.一种车辆，其特征在于：包括权利要求1-10中任意一项所述的增程器发电装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113734144A (zh) * 2021-08-26 2021-12-03 华人运通(江苏)技术有限公司 车辆的动力系统的模式控制方法、设备、系统和车辆

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180258845A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 The Government of the United States of America, as represented by the Secretary of Homeland Security Homogeneous charge compression ignition linear generator
CN209195551U (zh) * 2018-10-12 2019-08-02 苏州帕瓦麦斯动力有限公司 一种电动汽车使用的增程燃油发电机组

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180258845A1 (en) * 2017-03-10 2018-09-13 The Government of the United States of America, as represented by the Secretary of Homeland Security Homogeneous charge compression ignition linear generator
CN209195551U (zh) * 2018-10-12 2019-08-02 苏州帕瓦麦斯动力有限公司 一种电动汽车使用的增程燃油发电机组

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113734144A (zh) * 2021-08-26 2021-12-03 华人运通(江苏)技术有限公司 车辆的动力系统的模式控制方法、设备、系统和车辆

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