CN116766963A - 用于发电的燃氢发动机增程器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于发电的燃氢发动机增程器，应用于一种燃氢发动机系统上，所述燃氢发动机系统包括燃氢发动机本体、发动机冷却水箱、电机冷却水泵、电机冷却水箱、高压配电盒、储能系统、整车VCU、外接充电口、主驱电机控制器、主驱电机和变速箱；所述用于发电的燃氢发动机增程器包括：电机、电机控制器以及集成控制器。电机安装于所述燃氢发动机本体上，且所述燃氢发动机本体用于驱动所述电机进行发电；电机控制器集成于所述电机上，并与所述电机电性连接；以及集成控制器分别与所述燃氢发动机本体、所述电机控制器和所述整车VCU电性连接。借此，本发明的用于发电的燃氢发动机增程器，结构简单合理，集成度高，降低了成本，整车布置更加灵活。
Description
技术领域
本发明是关于燃氢发动机技术领域，特别是关于一种用于发电的燃氢发动机增程器。
背景技术
全球能源短缺及环境污染问题日益加剧，人民对汽车的尾气排放和能源消耗越来越多的关注，汽车的节能减排压力越来越大，更为环保的混合动力汽车或纯电动汽车便应运而生；对于纯电动车而言里电池技术没有关键突破，程焦虑问题还是真实存在。
一般混合动力要么是油(柴油/汽油)电混合，要么是气(天然气)电混合，虽然比传统燃油或者燃气动力排放污染物更小，但还是存在数量不少的尾气排放污染物，对自然环境依旧不友好。
燃氢发动机增程器既能解决纯电动车辆里程焦虑的问题，又可以达到零排放污染目的，是电池技术得到巨大突破之前，纯电动(增程式)车辆良好选项。随着纯电动车辆市场占用率不断提高，但充电设施满足不了日益增长的充电需求，纯电动车辆在行驶过程中，还是出现不少缺电抛锚无法动弹的情况，移动应急充电车市场需求越来越大，但大部分移动应急充电车上的发电设备大部分还是燃油或燃气发电机组，尾气排放问题依旧不容忽视，燃氢发动机增程器应用在移动应急充电车上可以完美解决排放和应急充电问题。
传统増程器方案中，发动机本体多为柴油机、汽油机等发动机；増程器电机和电机控制器都是独立布置的，装配上无任何配对联系，増程器电机和増程器电机控制器通过三相线进行软连接，电机冷却水道与电机控制器冷却水道相互独立，通过冷却水管可进行串联或者并联。传统増程器中发动机控制器(ECU)和増程器总成控制器(RCU)是相互独立，发动机控制器(ECU)作为増程器总成控制器(RCU)的下层控制器，通过低压线束来接受増程器总成控制器(RCU)的通讯和指令，所以现有增程器方案结构复杂，成本高，集成度低，且不便于整车布置。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于发电的燃氢发动机增程器，结构简单合理，集成度高，降低了成本，整车布置更加灵活。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于发电的燃氢发动机增程器，应用于一种燃氢发动机系统上，所述燃氢发动机系统包括燃氢发动机本体、发动机冷却水箱、电机冷却水泵、电机冷却水箱、高压配电盒、储能系统、整车VCU、外接充电口、主驱电机控制器、主驱电机和变速箱；所述用于发电的燃氢发动机增程器包括：电机、电机控制器以及集成控制器。电机安装于所述燃氢发动机本体上，且所述燃氢发动机本体用于驱动所述电机进行发电；电机控制器集成于所述电机上，并与所述电机电性连接；以及集成控制器分别与所述燃氢发动机本体、所述电机控制器和所述整车VCU电性连接。
在本发明的一实施方式中，所述电机包括：电机壳体、飞轮及转子组件以及定子组件。电机壳体安装于所述燃氢发动机本体的飞轮壳上；飞轮及转子组件设置于所述电机壳体内，并安装于所述燃氢发动机本体的曲轴上；以及定子组件安装于所述电机壳体上。
在本发明的一实施方式中，所述飞轮及转子组件包括启动齿圈、转子组件、转子组件安装螺栓和飞轮，所述启动齿圈安装于所述飞轮上，且所述飞轮通过所述转子组件安装螺栓安装于所述转子组件上。
在本发明的一实施方式中，所述电机控制器是安装于所述电机的电机后盖板上，并通过多颗电机控制器安装螺栓安装于所述电机壳体上。
在本发明的一实施方式中，所述定子组件的三相引出线通过三颗螺栓固定于所述电机控制器的接线铜排上。
在本发明的一实施方式中，所述电机工作时的高压电流由所述定子组件的三相引出线传递到所述电机控制器的铜排，并通过所述电机控制器母线安装口输送到高压配电盒，再由所述高压配电盒输送至所述储能系统中。
在本发明的一实施方式中，所述电机上的电机温度传感器插件与所述电机控制器上的低压控制器插件通过低压控制线束相连，所述电机控制器上的低压插件通过低压控制线束与所述集成控制器相连，且所述集成控制器与所述整车VCU相连，从而构成了低压控制器网络。
在本发明的一实施方式中，所述整车VCU通过整车功率需求，给所述集成控制器发动机发电功率请求，所述集成控制器相应所述整车VCU，进而控制发电。
在本发明的一实施方式中，所述电机控制器的进水口与所述电机的冷却进水口分别接第一段胶管，并通过第一三通接头接入电机冷却水泵，且所述电机控制器的出水口和所述电机的冷却出水口分别接第二段胶管，并通过第二三通接头接入所述电机冷却水箱。
在本发明的一实施方式中，所述电机冷却水泵通过第一胶管与所述电机控制器的进水口相连，所述电机控制器的出水口通过第二胶管与所述电机的冷却进水口相连，且所述电机的冷却出水口通过第三胶管与所述电机冷却水箱相连。
与现有技术相比，根据本发明的用于发电的燃氢发动机增程器，结构简单合理，集成度高，降低了成本，整车布置更加灵活。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器安装于燃氢发动机上的立体结构示意图；
图2是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器安装于燃氢发动机上的线框连接示意图；
图3是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器的电机的一立体结构示意图；
图4是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器的电机的另一立体结构示意图；
图5是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器的电机的剖视结构示意图。
主要附图标记说明：
1-燃氢发动机本体，11-发动机启动马达，12-发动机飞轮壳，2-电机，21-电机壳体，22-电机盖板，23-电机定子组件，24-电机控制器，241-电机控制器进水口，242-电机控制器接线铜排，243-电机控制器出水口，25-电机控制器安装螺栓，26-控制器母线安装口，27-电机温度传感器插件，28-飞轮及转子组件，281-启动齿圈，282-转子组件，283-转子组件安装螺栓，284-飞轮，291-电机冷却进水口，292-电机冷却出水口，3-电机安装螺栓，4-飞轮及转子安装螺栓，5-集成控制器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
为了方便理解，首先将本发明各实施例的主要实现构思进行简单表述。
本发明的发动机本体为燃氢发动机，但换为其他发动机本体，比如柴油机、燃气机、氨气发动机、甲醇发动机、氢气发动机等同样适用，只是更换不同的飞轮壳即可实现不同发动机本体的应用；増程器电机2和电机控制器24是集成布置的，电机控制器24集成在电机盖板22上，与电机盖板22是一个整体，电机2冷却水道与电机控制器24冷却水道依然是独立的，通过冷却水管可进行串联或者并联；电机定子组件23的铜端子直接连接到电机控制器24的接线铜排上，取消了单独的外接三相线，降低了系统总成的成本，整车布置上更加灵活，不用单独考虑电机控制器24额外的布置空间。发动机控制器(ECU)与増程器总成控制器(RCU)集成为一个增程器系统及发动机集成控制器5(RECU)，该集成控制器5(RECU)具备同时控制发动机及増程器的功能；RCU与ECU壳体共用，供电电源与通信线共用，控制器内部共用相同芯片模块，减少电源线、通讯线、插件等零部件，可以降低成本，方便整车布置。
图1是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器安装于燃氢发动机上的立体结构示意图；图2是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器安装于燃氢发动机上的线框连接示意图；图3是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器的电机的一立体结构示意图；
图4是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器的电机的另一立体结构示意图；图5是根据本发明一实施方式的用于发电的燃氢发动机增程器的电机的剖视结构示意图。
如图1至图5所示，根据本发明优选实施方式的一种用于发电的燃氢发动机增程器，应用于一种燃氢发动机系统上，所述燃氢发动机系统包括燃氢发动机本体1、发动机冷却水箱、电机冷却水泵、电机冷却水箱、高压配电盒、储能系统、整车VCU、外接充电口、主驱电机控制器24、主驱电机2和变速箱；所述用于发电的燃氢发动机增程器包括：电机2、电机控制器24以及集成控制器5。电机2安装于所述燃氢发动机本体1上，且所述燃氢发动机本体1用于驱动所述电机2进行发电；电机控制器24集成于所述电机2上，并与所述电机2电性连接；以及集成控制器5分别与所述燃氢发动机本体1、所述电机控制器24和所述整车VCU电性连接。
在本发明的一实施方式中，所述电机2包括：电机壳体21、飞轮及转子组件28以及定子组件。电机壳体21安装于所述燃氢发动机本体1的飞轮壳上；飞轮及转子组件28设置于所述电机壳体21内，并安装于所述燃氢发动机本体1的曲轴上；以及定子组件安装于所述电机壳体21上。
在本发明的一实施方式中，所述飞轮及转子组件28包括启动齿圈281、转子组件282、转子组件安装螺栓283和飞轮284，所述启动齿圈281安装于所述飞轮284上，且所述飞轮284通过所述转子组件安装螺栓283安装于所述转子组件282上。
在本发明的一实施方式中，所述电机控制器24是安装于所述电机2的电机2后盖板上，并通过多颗电机控制器安装螺栓25安装于所述电机壳体21上。
在本发明的一实施方式中，所述定子组件的三相引出线通过三颗螺栓固定于所述电机控制器24的接线铜排上。
在本发明的一实施方式中，所述电机2工作时的高压电流由所述定子组件的三相引出线传递到所述电机控制器24的铜排，并通过所述电机控制器母线安装口26输送到高压配电盒，再由所述高压配电盒输送至所述储能系统中。
在本发明的一实施方式中，所述电机2上的电机温度传感器插件27与所述电机控制器24上的低压控制器插件通过低压控制线束相连，所述电机控制器24上的低压插件通过低压控制线束与所述集成控制器5相连，且所述集成控制器5与所述整车VCU相连，从而构成了低压控制器网络。
在本发明的一实施方式中，所述整车VCU通过整车功率需求，给所述集成控制器5发动机发电功率请求，所述集成控制器5相应所述整车VCU，进而控制发电。
在本发明的一实施方式中，所述电机控制器24的进水口与所述电机2的冷却进水口分别接第一段胶管，并通过第一三通接头接入电机冷却水泵，且所述电机控制器24的出水口和所述电机2的冷却出水口分别接第二段胶管，并通过第二三通接头接入所述电机冷却水箱。
在本发明的一实施方式中，所述电机冷却水泵通过第一胶管与所述电机控制器24的进水口相连，所述电机控制器24的出水口通过第二胶管与所述电机2的冷却进水口相连，且所述电机2的冷却出水口通过第三胶管与所述电机冷却水箱相连。
在实际应用中，本发明的用于发电的燃氢发动机增程器由燃氢发动机本体1、电机2、电机控制器24、集成控制器5(RECU)、附属冷却水泵、水箱等零部件组成。燃氢发动机本体1以氢气为燃料，但不限于纯氢，可以掺混氨气、甲醇等燃料形成双燃料掺混，通过燃烧做功转化为机械能，作为驱动电机2的进行发电的动力源。电机2主要由飞轮及转子组件28以及定子组件两部分组成，飞轮及转子组件28由启动齿圈281、转子组件282、转子组件安装螺栓283、飞轮284这四个零部件组件组成，启动齿圈281通过热套的方式安装到飞轮284上，安装好齿圈后的飞轮284再整体通过转子组件安装螺栓283装到转子组件282上，最后形成飞轮及转子组件28，飞轮284与转子组件282通过多颗飞轮及转子安装螺栓4安装到发动机本体的曲轴上。
定子组件通过过盈配合加平键方式安装到电机壳体21上，安装好定子组件后的电机壳体21整体通过多颗电机安装螺栓3安装到发动机本体上的发动机飞轮284壳12。已经集成电机2后盖板功能的电机控制器24通过多颗电机控制器安装螺栓25安装到电机壳体21上，电机定子组件23的三相引出线通过三颗螺栓固定在电机控制器接线铜排242上。电机2工作时高压电流由电机定子组件23的三相引出线传递到电机控制器24铜排，最终通过电机控制器母线安装口26输送到高压配电盒，再由配电盒最终输送到储能系统中。
燃氢发动机本体1的启动可以使用两种方式，一种方式是通过电动模式，电机2拖动燃氢发动机本体1启动，另外一种方式是通过发动机启动马达11与启动齿圈281啮合，通过24V蓄电瓶提供电源由启动马达拖动启动齿圈281从而带动燃氢发动机本体1启动。发动机启动后，由电机控制器24和増程器系统及发动机集成控制器5(RECU)根据系统需求控制发电。电机2上的电机温度传感器插件27与电机控制器24上的低压控制器插件通过低压控制线束相连，电机控制器24上的低压插件通过低压控制线束与集成控制器5相连，集成控制器5再与整车VCU相连，构成了低压控制器网络，整车VCU通过整车功率需求，给集成控制器5发动机发电功率请求，集成控制器5响应整车VCU控制器，进而实现控制増程器系统的发电。
整个増程器电机2及电机控制器24冷却水路可以有两种管路布置方案，一种方案是电机控制器进水口241和电机冷却进水口291分别接一段胶管，再通过一个三通接头接入电机冷却水泵，电机控制器出水口243和电机冷却出水口292分别接一段胶管，再通过一个三通接头接入电机冷却水箱；另一种方案是电机冷却水泵通过胶管与电机控制器进水口241相连，电机控制器出水口243通过胶管与电机冷却进水口291相连，最后电机冷却出水口292通过胶管与电机冷却水箱相连。
总之，本发明的用于发电的燃氢发动机增程器，结构简单合理，集成度高(电机控制器24集成电机盖板22功能；通过安装方式实现机械上电机控制器24与电机2集成，但电机2与电机控制器24冷水道独立；増程器控制器与发动机控制器集成)，降低了成本，整车布置更加灵活。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (10)
1.一种用于发电的燃氢发动机增程器，应用于一种燃氢发动机系统上，所述燃氢发动机系统包括燃氢发动机本体、发动机冷却水箱、电机冷却水泵、电机冷却水箱、高压配电盒、储能系统、整车VCU、外接充电口、主驱电机控制器、主驱电机和变速箱，其特征在于，所述用于发电的燃氢发动机增程器包括：
电机，安装于所述燃氢发动机本体上，且所述燃氢发动机本体用于驱动所述电机进行发电；
电机控制器，集成于所述电机上，并与所述电机电性连接；以及
集成控制器，分别与所述燃氢发动机本体、所述电机控制器和所述整车VCU电性连接。
2.如权利要求1所述的用于发电的燃氢发动机增程器，其特征在于，所述电机包括：
电机壳体，安装于所述燃氢发动机本体的飞轮壳上；
飞轮及转子组件，设置于所述电机壳体内，并安装于所述燃氢发动机本体的曲轴上；以及
定子组件，安装于所述电机壳体上。
3.如权利要求2所述的用于发电的燃氢发动机增程器，其特征在于，所述飞轮及转子组件包括启动齿圈、转子组件、转子组件安装螺栓和飞轮，所述启动齿圈安装于所述飞轮上，且所述飞轮通过所述转子组件安装螺栓安装于所述转子组件上。
4.如权利要求2所述的用于发电的燃氢发动机增程器，其特征在于，所述电机控制器是安装于所述电机的电机后盖板上，并通过多颗电机控制器安装螺栓安装于所述电机壳体上。
5.如权利要求4所述的用于发电的燃氢发动机增程器，其特征在于，所述定子组件的三相引出线通过三颗螺栓固定于所述电机控制器的接线铜排上。
6.如权利要求4所述的用于发电的燃氢发动机增程器，其特征在于，所述电机工作时的高压电流由所述定子组件的三相引出线传递到所述电机控制器的铜排，并通过所述电机控制器的母线安装口输送到高压配电盒，再由所述高压配电盒输送至所述储能系统中。
7.如权利要求4所述的用于发电的燃氢发动机增程器，其特征在于，所述电机上的电机温度传感器插件与所述电机控制器上的低压控制器插件通过低压控制线束相连，所述电机控制器上的低压插件通过低压控制线束与所述集成控制器相连，且所述集成控制器与所述整车VCU相连，从而构成了低压控制器网络。
8.如权利要求4所述的用于发电的燃氢发动机增程器，其特征在于，所述整车VCU通过整车功率需求，给所述集成控制器发动机发电功率请求，所述集成控制器相应所述整车VCU，进而控制发电。
9.如权利要求1所述的用于发电的燃氢发动机增程器，其特征在于，所述电机控制器的进水口与所述电机的冷却进水口分别接第一段胶管，并通过第一三通接头接入电机冷却水泵，且所述电机控制器的出水口和所述电机的冷却出水口分别接第二段胶管，并通过第二三通接头接入所述电机冷却水箱。
10.如权利要求1所述的用于发电的燃氢发动机增程器，其特征在于，所述电机冷却水泵通过第一胶管与所述电机控制器的进水口相连，所述电机控制器的出水口通过第二胶管与所述电机的冷却进水口相连，且所述电机的冷却出水口通过第三胶管与所述电机冷却水箱相连。
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