CN202167943U - 一种新型混合动力用辅助发电单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于混合动力技术领域，为一种新型混合动力用辅助发电单元，包括转子发动机，所述转子发动机的输出轴通过弹性联轴器连接永磁同步发电机的输出轴，本实用新型在满足整车需求辅助功率的同时，有效减小辅助发电单元的体积及重量，并实现辅助动力单元的模块化。

Description

一种新型混合动力用辅助发电单元

技术领域

本实用新型属于混合动力技术领域，涉及一种新型混合动力用辅助发电单元。

背景技术

随着石油资源枯竭危机和地球暖化趋势的日益加剧，节能和减排成为全球汽车行业的紧迫任务。以汽车动力系统为核心，在电驱动、混合动力、增程式电动车和辅助发电单元设计等领域出现了各种新技术。

电驱动技术作为一种有效减少石油消耗并降低排放的技术，目前得到了各国的重视。电驱动具有噪音小、低污染、高效率等优点。但是在目前状态下，由于电池技术存在着能量密度比较低以及耐久性较差的问题，纯电驱动在短期内还很难作为主流。

混合动力技术是近年来动力机械节能减排技术发展的主要趋势之一，对于车用交通领域，一般以内燃发动机-电机混合方式为主。发动机-电机混合动力系统，利用电机响应速度快的特点，协调两种动力源使其互补工作，减少发动机的瞬态工况，特别是城市交通中频繁起停及加减速等瞬态工况，使发动机尽量保持在相对高效并且低排放的区域工作，同时可由电机回收一部分汽车制动能量，这些新的特性使得混合动力技术成为降低排放(特别是CO2排放)和节省燃油消耗的重要技术手段。现有的混合动力技术可分为串联式、并联式和混联式三种。其中，串联式混合动力可以使得发动机和整车工况完全解耦，从而使得发动机长期工作在效率最高的区域。

增程式电动车技术可以视为串联式混合动力技术的延伸，该技术以电池为整车主要能量源，辅助动力单元为整车电系统充电，起到延长续驶里程的作用。该技术既可以有效减少燃油的消耗，最大限度地使用电能，又可以延长纯电动的续驶里程。

辅助发电单元技术是串联混合动力技术和增程式电驱动技术的核心。一般情况下，辅助发电单元由驱动装置，发电机及其控制系统组成。目前用于辅助发电单元的驱动装置主要有：柴油机、汽油机、天然气发动机，其配套的发电机主要有：永磁同步发电机或励磁发电机。目前所使用的驱动装置，大多数为车用发动机，输出功率较大，体积和重量也偏大。而在增程式电动车中，为了提高系统整体效率，对辅助发电单元的功率需求较小，使用大型发动机难以进行效率优化。而在空间布置方面，无论是混合动力车还是增程式电动车，对系统紧凑型及模块化方面要求较高。因此，辅助发电单元的紧凑性及模块化程度依然是目前需要解决的重要问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种新型混合动力用辅助发电单元，在满足整车需求辅助功率的同时，有效减小辅助发电单元的体积及重量，并实现辅助动力单元的模块化。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种新型混合动力用辅助发电单元，包括转子发动机1，所述转子发动机1的输出轴通过弹性联轴器2连接永磁同步发电机3的输出轴。

所述转子发动机1可以选用马自达公司的13B-DEI，永磁同步发电机3可以选用精进电机公司的JKA210202000系列，弹性联轴器2可以选用多角形弹性橡胶联轴器。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

一)体积小，质量轻，使用了体积较小、重量较轻的转子发动机作为辅助发电单元的驱动源，在同等输出功率下，转子发动机重量是传统发动机的四分之一到六分之一，体积是传统发动机的五分之一到八分之一。相对于传统发动机，转子发动机也不需要复杂的气门以及连杆机构，易于实现发电单元的模块化。此外，由于转子发动机转速较高，在同等总线电压下可以减少永磁发电机绕组的数量，从而有效减轻永磁发电机的重量和体积；

二)一体化的控制系统对转子发动机以及永磁同步发电机进行协调控制，提高了发电单元整体效率；

三)实现了发电单元的模块化，和外界接口仅为电源接口和通讯接口，易于实现系统移植。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型中转子发动机工作示意图，a表示转子发动机的进气过程，b表示转子发动机的压缩过程，c表示转子发动机的点火过程，d表示转子发动机的做功过程，e表示转子发动机的排气过程。

图3为本实用新型启停逻辑框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型为一种新型混合动力用辅助发电单元，包括转子发动机1，转子发动机1选用马自达公司的13B-DEI，其体积小，重量轻，转子发动机1的输出轴通过弹性联轴器2连接永磁同步发电机3的输出轴，永磁同步发电机3可选用精进电机公司的JKA210202000系列，弹性联轴器2为多角形弹性橡胶联轴器，多角形橡胶联轴器结构简单，不用润滑，装拆方便，具有缓和传动轴系的扭转振动和冲击载荷，防止传动轴系共振并能补偿两轴线相对偏移的性能。

将转子发动机1和永磁同步发电机3连接到一体化控制系统4，所述一体化控制系统4通过通讯接口与外界通讯，接收整车发来的功率需求命令，并协调控制永磁同步发电机3和转子发动机1的转速、转矩以及功率输出，永磁同步发电机3输出端通过电源总线和外界相连，并通过电源总线将发出的电能输出。

如图2所示，为本实用新型中转子发动机工作示意图，表示了转子发动机1的结构及工作原理，转子发动机1由转子和壳体(定子)组成，中间的三角形转子中心绕输出轴中心公转的同时，三角转子本身又绕其中心自转，三角转子和壳体之间总是形成三个工作腔，三个工作腔随着三角转子的旋转而经历各个工作过程，当三角转子转到图中a所示的位置时，工作腔开始进气，而当工作腔转过进气口后(如图中b所示)，进入压缩阶段，当工作腔旋转到火花塞附近时，开始点火，进入做功阶段，并达到该腔最大容积，此后，工作腔转至排气口附近，进入排气阶段，排出废气，图中c、d和e分别表示表示转子发动机的点火、做功和排气过程。

由上述的原理说明可以看出，转子发动机1旋转一圈，燃烧做功一次，因此燃烧/循环次数比较大，因此可以得到较好的经济型。同时，由于三个工作腔循环交替进行，且结构上无曲轴连杆机构，转子发动机1自平衡，工作稳定平滑，适用于驱动永磁同步发电机3以及稳定工况运行，而这正是混合动力和增程式电动车对辅助发电单元的要求。

图3显示了本实用新型辅助发电单元的启停逻辑框图。总体上，本发明所设计的辅助动力单元可分为等待、启动、运行、停机和故障五种模式。本发明所采用的永磁同步发电机3，在转子发动机1启动时可充当启动机的作用，倒拖转子发动机1转动。当启动成功后，永磁同步发电机3转为发电工作模式，一体化控制系统4控制转子发动机1恒转速运行发电。为了保护转子发动机1，在停机过程中，一体化控制系统4缓慢降低发动机和发电机的负载，然后再进行停机断电操作。此外，在运行或者启停过程中，一体化控制系统4都会对永磁同步发电机3和转子发动机1进行诊断。

Claims (4)

1.一种新型混合动力用辅助发电单元，包括转子发动机(1)，其特征在于，所述转子发动机(1)的输出轴通过弹性联轴器(2)连接永磁同步发电机(3)的输出轴。

2.根据权利要求1所述的一种新型混合动力用辅助发电单元，其特征在于，所述转子发动机(1)为马自达公司的13B-DEI。

3.根据权利要求1所述的一种新型混合动力用辅助发电单元，其特征在于，所述永磁同步发电机(3)为精进电机公司的JKA210202000系列。

4.根据权利要求1所述的一种新型混合动力用辅助发电单元，其特征在于，所述弹性联轴器(2)为多角形弹性橡胶联轴器。

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