CN202294792U - 电动汽车的增程器系统及其电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电动汽车的增程器系统，包括一个发动机组件、一个发电机组件和一个增程器控制器。发动机控制器可信号连接于发动机，发动机控制器可控制发动机的动作。发电机控制器可电连接于和可信号连接于发电机。发电机可输入发动机输出的增程功率，并输出一个交流功率。增程器控制器独立于发电机控制器设置，增程器控制器可信号连接于发电机控制器、发动机控制器和电动汽车的整车控制器。本实用新型还提供了使用上述增程器系统的电动汽车。由于发电机控制器和增程器控制器分离设置，很大程度上降低了发电机控制器的电磁辐射对增程器控制器的影响，保证其工作的稳定性和可靠性。

Description

电动汽车的增程器系统及其电动汽车

技术领域

本实用新型涉及一种增程器系统，尤其涉及一种用于电动汽车的增程器系统。本实用新型还提供了使用该增程器系统的电动汽车。

背景技术

随着石油资源的枯竭和人民对环境保护的日益重视，电动汽车日益受到重视，但目前的电动汽车以蓄电池为动力，其能量存储量低，严重限制了电动汽车的续航能力，即使在电动汽车上增加蓄电池的数量，由于整车质量的大幅增加，电动汽车续航能力的改善并不显著。另外，使用蓄电池的电动汽车的充电时间长达6~8小时，且大型快速充电设备因技术难度高，价格昂贵等问题，应用推广十分缓慢。

增程式电动车，是以驱动电动机为主，发动机辅助发电的电动汽车。当车载电池电量消耗至最低临界限值时，发动机发电并将电能供应给驱动电动机，多余部分或者不足的部分的电能由蓄电池组充电或放电来解决。增程式电动汽车中，发动机、发动机电控器、发电机、发电机控制器和增程器控制器合称为增程器系统，简称APU。增程器系统与增程式电动车的蓄电池组和驱动电机控制器之间通过供电线路连接，增程器系统可通过这些供电线路将发电机产生的电能输送至蓄电池组和驱动电机控制器。现有增程式电动车，通常将增程器控制器和发电机控制器集成为一体，其中发电机控制器将发电机输出的高压交流电转换为直流电；增程器控制器根据整车控制器的功率需求确定增程器系统的工作状态，同时协调发动机和发电机按照确定的工作状态稳定工作，以及负责整个增程器系统的故障诊断、安全管理、预热、发动机起动控制以及发动机辅助功能的控制。使用中发现，发电机控制器中的高压转换会产生很大的电磁辐射，严重干扰增程器控制器的工作。

同时，现有增程式电动车的增程器系统输出电能的电压范围在250~400V_DC，在增程式电动车的使用和维修中，容易造成人员的触电危险。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电动汽车的增程器系统，降低发电机控制器产生电磁辐射对增程器控制器的干扰。 

本实用新型的另一个目的是提供一种电动汽车的增程器系统，避免增程器系统输出电能的电压伤及使用和维修人员。

本实用新型的又一个目的是提供一种使用上述电动汽车的增程器系统的电动汽车。

本实用新型提供了一种电动汽车的增程器系统，包括一个发动机组件、一个发电机组件和一个增程器控制器。发动机组件包括一个发动机控制器和一个发动机。发动机控制器可信号连接于发动机，发动机控制器可控制发动机的动作。发电机组件包括一个发电机控制器和一个发电机。发电机控制器可电连接于和可信号连接于发电机。发电机可输入发动机输出的增程功率，并输出一个交流功率。增程器控制器独立于发电机控制器设置，增程器控制器可信号连接于发电机控制器、发动机控制器和电动汽车的整车控制器。增程器控制器可根据电动汽车整车控制器的功率需求协调发动机组件和发电机组件的工作状态。由于发电机控制器和增程器控制器分离设置，很大程度上降低了发电机控制器的电磁辐射对增程器控制器的影响，保证其工作的稳定性和可靠性。

在电动汽车的增程器系统的再一种示意性的实施方式中，发动机输出的增程功率通过花键连接的方式传动至发电机。

在电动汽车的增程器系统的另一种示意性的实施方式中，增程器系统还包括一个安全继电器，它可电连接于发电机控制器，且它可信号连接于发电机控制器、增程器控制器和电动汽车的整车控制器，增程器系统通过安全继电器向所述电动汽车输出所述直流功率，且电动汽车的蓄电池组通过该安全继电器向增程器系统输入启动功率来起动发动机。增程器系统的安全继电器只有在发电机控制器、增程器控制器和电动汽车的整车控制器都允许的情况下，才能闭合，一是可以避免增程器误起动后产生高压电危及使用者及维修人员的安全，二是增程器发出的电量只有在上述三个控制器都允许的情况下发电机控制器才可以向电动汽车输出高压直流电，避免伤及使用和维修人员。

在电动汽车的增程器系统的又一种示意性的实施方式中，增程器系统还包括一个第一CAN通讯网络，发动机控制器、电动机控制器和增程器控制器通过第一CAN通讯网络可信号连接。

本实用新型提供了一种使用上述增程器系统的电动汽车，包括一个上述增程器系统、一个整车控制器、一个带有电机控制器的驱动电机和一个带有电池管理系统的蓄电池组。其中，整车控制器可信号连接于增程器系统的增程器控制器。驱动电机和蓄电池组可接收增程器系统的发电机控制器输出的直流功率。

在电动汽车又一种示意性的实施方式中，电动汽车包括一个第二CAN通信网络，增程器控制器通过第二CAN通信网络与整车控制器可信号连接。

在电动汽车又一种示意性的实施方式中，发动机系统还包括一个空调压缩机，空调压缩机可信号连接于发动机控制器，空调压缩机可输入增程功率。

在电动汽车又一种示意性的实施方式中，发动机系统还包括一个驾驶室热交换器，所述驾驶室热交换器可信号连接于发动机控制器，发动机可将其冷却水循环至电动汽车的驾驶室热交换器。

附图说明

以下附图仅对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。

图1用于说明电动汽车的增程器系统一种示意性实施方式的结构示意图。

图2用于说明电动汽车的增程器系统其他示意性实施方式及使用增程器系统的电动汽车的结构示意图。

标号说明

10  发动机组件

12  发动机控制器

14  发动机

16  空调压缩机

20  发电机组件

22  发动机控制器

24  发电机

30  增程器控制器

32  第一CAN通讯网络

40  整车控制器

42  第二CAN通讯网络

50  安全继电器

60  驾驶室热交换器

70  驱动电机

80  蓄电池组。

下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对电动汽车的增程器系统及其电动汽车的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同或结构相似但功能相同的部分。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

本文所述的“可信号连接”用于表述两个部件之间的信号连接，例如控制信号和反馈信号；所述的“可电连接”用于表述两个部件之间的电功率连接。

图1用于说明电动汽车的增程器系统一种示意性实施方式的结构示意图。如图所示，电动汽车的增程器系统包括一个发动机组件10、一个发电机组件20和一个增程器控制器30。

其中，发动机组件10包括一个发动机控制器12和一个发动机14。发动机控制器12可信号连接于发动机14，发动机控制器12可控制发动机14的动作。例如，发动机控制器12通过采集发动机14的曲轴位置传感器、凸轮轴位置传感器、进气歧管压力传感器、节气门位置传感器、进气温度传感器、爆震传感器、氧气传感器等信号，实现燃油顺序喷射、点火控制、怠速控制、废气排放控制、燃油蒸发控制、汽车附件控制和故障诊断功能，保证发动机在各个工况下的空燃比接近理想混合比，优化燃烧、降低燃油消耗，降低尾气排放。发动机14将燃油的燃烧能量转换为增程功率输出。

发电机组件20包括一个发电机控制器22和一个发电机24。发电机控制器22可电连接于和可信号连接于发电机24。发电机24可输入发动机输出的增程功率，并输出一个交流功率，在增程器系统一种示意性实施方式中，增程功率为发动机输出的扭矩和转速；发动机14输出的增程功率通过花键连接的方式传动至发电机，但也可以使用已知的任何一种连接传动方式；发电机控制器22可输入发电机24输出的交流功率，并将交流功率转换为直流功率，并且发电机控制器22还可控制其输出直流功率的大小，保证增程器系统输出的直流功率恒定。在电动汽车的增程器系统一种示意性实施方式中，发电机24和发电机控制器22之间的信号连接和电连接是通过不同电路实现的，这些电路包括高压部分和低压部分，高压部分的电路用于传输高压的交流功率；低压部分的电路用于传输信号，例如发电机24反馈至给发电机控制器22的电流、电压、转速、位置信息，以及发电机控制器22发送至发电机24的磁场控制信号。

增程器控制器30独立于发电机控制器22设置，增程器控制器30可信号连接于发电机控制器22、发动机控制器12和电动汽车的整车控制器40。增程器控制器30可根据电动汽车整车控制器40的功率需求协调发动机组件10和发电机组件20的工作状态。同时增程器控制器30还负责整个增程器系统的故障诊断、安全管理、预热、发动机起动控制以及发动机辅助功能的控制。

在电动汽车的增程器系统一种示意性实施方式中，增程器控制器30实时监控电动汽车蓄电池组的电量情况和整车的功率需求，如果整车的功率需求超过蓄电池组所能提供的功率或者蓄电池组的电量太低（比如低于20%），则增程器控制器30首先控制发电机控制器22接收来自增程器系统外部的蓄电池组的直流电输入，输入的直流电经过发电机控制器22后逆变为交流电输出到发电机24，发电机24输入交流电后输出扭矩至发动机14，而后增程器控制器30输出启动信号至发动机控制器12，发动机控制器12开始控制发动机14工作，同时增程器控制器30控制发电机控制器22停止输入蓄电池组的直流电。在电动汽车的增程器系统示意性实施方式中，整车的功率需求是由整车控制器40发出的实时信息，包括驱动电机的功率需求及整车其他用电器件的功率需求。

正常工作的发动机14开始向发电机输出增程功率，发电机输入增程功率后将其转换为高压交流电输出至发电机控制器22，发电机控制器22将高压交流电转换为高压直流电后输出直流功率。该直流功率一部分用于电动汽车驱动电机的直接驱动，多余部分用于蓄电池组充电；或者该直流功率与蓄电池组一起用于电动汽车驱动电机的直接驱动。

当电动汽车不需要增程器系统输出的电能时，整车控制器40发出请求结束信号至增程器控制器30，增程器控制器30输出结束信号至发动机控制器12和发电机控制器22，发电机控制器22停止输出高压直流电后，发动机控制器12控制发动机14熄火。或者当整车的功率需求小于蓄电池组所能提供的功率或者蓄电池组的电量大于一设定值（比如大于30%）时，增程器控制器30输出结束信号至发动机控制器12和电机控制器22，发电机控制器22停止输出高压直流电后，发动机控制器12控制发动机14熄火。

在增程器系统的工作过程中，发电机控制器22产生一定的电磁辐射，但由于发电机控制器22和增程器控制器30分离设置，很大程度上降低了发电机控制器的电磁辐射对增程器控制器30的影响，保证其工作的稳定性和可靠性。

图2用于说明电动汽车的增程器系统其他示意性实施方式的结构示意图。如图所示，增程器系统还包括一个安全继电器50，它可电连接于发电机控制器22，并且可信号连接于发电机控制器22、增程器控制器30和电动汽车的整车控制器40，增程器系统起动时，通过安全继电器50输入电量，且增程器工作时通过安全继电器50向电动汽车输出功率。增程器系统的安全继电器50只有在发电机控制器22、增程器控制器30和电动汽车的整车控制器40都允许的情况下，才能闭合，，一是可以避免增程器误起动后产生高压电危及使用者及维修人员的安全，二是增程器发出的电量只有在上述三个控制器都允许的情况下发电机控制器才可以向电动汽车输出高压直流电，避免伤及使用和维修人员。

如图2所示，增程器系统还包括一个第一CAN（Controller Area Network）通讯网络，发动机控制器12、电动机控制器22和增程器控制器30通过第一CAN通讯网络32可信号连接。使用CAN通讯网络提供了一种公用的接口网络，可以提高各个设备之间的通讯速度，且可靠性和稳定性高。同时有效地保证了增程器系统作为一个相对独立的零部件总成存在，方便电动汽车整车的开发和配套工作。

图2还用于说明使用增程器系统的电动汽车一种示意性实施方式的结构示意图。如图所示，电动汽车包括一个上述增程器系统、一个整车控制器40、一个带有电机控制器的驱动电机70和一个带有电池管理系统的蓄电池组80。其中，整车控制器40可信号连接于增程器系统的增程器控制器30。驱动电机70和蓄电池组80可接收增程器系统的发电机控制器22输出的直流功率。增程器系统输出的直流功率，首先由整车控制器40控制供应给驱动电机70，以保证电动汽车的正常运行，但如果直流功率有多余的情况下，整车控制器40还可以控制将多余的直流功率用于蓄电池组的预热和/或充电。或者是增程器系统的输出功率小于驱动电机的驱动功率时，需要增程器系统和蓄电池组共同提供能量来驱动驱动电机70的正常工作。

如图2所示，电动汽车还包括一个第二CAN通信网络42，增程器控制器30通过第二CAN通信网络与整车控制器40可信号连接。使用CAN通讯网络可以提高各个设备之间的通讯速度，且可靠性和稳定性高。

如图2所示，发动机系统10还包括一个空调压缩机16，它可信号连接于发动机控制器12，发动机控制器12根据整车控制器40的指令控制空调压缩机16，且空调压缩机16可输入发动机14输出的增程功率使得电动汽车的空调工作，以用于电动汽车的制冷。

如图2所示，发动机系统10还包括一个驾驶室热交换器60，它可信号连接于发动机控制器12，发动机控制器12根据整车控制器40的指令控制驾驶室热交换器60，且发动机14可将其冷却水循环至电动汽车的驾驶室热交换器60，以用于电动汽车的供热。

电动汽车中的电动空调系统（包括制冷和供暖）如果起动，会消耗大量的电量，从而造成车辆续驶距离变短。而增程器系统中的发动机在其工作过程中，可以主导或协助进行供暖和制冷，从而可以减少电动汽车电量的消耗。同时，空调压缩机由发动机直接驱动，而不是发动机输出的扭矩转换为电能输出，再由驱动电机将电能转换为机械能输出给空调压缩机，从而提高了发动机输出机械能的利用效率。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.  电动汽车的增程器系统，包括：

一个发动机组件（10），它包括一个发动机控制器（12）和一个发动机（14），所述发动机控制器（12）可信号连接于所述发动机（14），且所述发动机控制器（12）可控制所述发动机（14）的动作，所述发动机（14）可输出一个增程功率；和

一个发电机组件（20），它包括一个发电机控制器（22）和一个发电机（24），所述发电机控制器（22）可电连接和可信号连接于所述发电机（24），所述发电机（24）可输入所述增程功率并输出一个交流功率， 所述发电机控制器（22）可输入所述交流功率并输出直流功率，且所述发电机控制器（22）还可控制其输出的所述直流功率的大小；

其特征在于：所述增程器系统还包括一个独立于所述发电机控制器（22）设置的增程器控制器（30），它可信号连接于所述发电机控制器（22）、所述发动机控制器（12）和所述电动汽车的整车控制器（40），所述增程器控制器（30）可根据所述电动汽车的整车控制器（40）的功率需求协调所述发动机组件（10）和所述电动机组件（20）的工作状态。

2.  如权利要求1所述的增程器系统，其中所述发动机（14）输出的所述增程功率通过花键连接的方式传动至所述发电机（24）。

3.  如权利要求1所述的增程器系统，其中所述增程器系统还包括一个安全继电器（50），它可电连接于所述发电机控制器（22），且它可信号连接于所述发电机控制器（22）、所述增程器控制器（30）和所述电动汽车的整车控制器（40），所述增程器系统通过所述安全继电器（50）向所述电动汽车输出所述直流功率，且所述电动汽车的蓄电池组通过该安全继电器（50）向所述增程器系统输入启动功率来起动所述发动机（14）。

4.如权利要求1所述的增程器系统，其中所述增程器系统还包括一个第一CAN通讯网络（32），所述发动机控制器（12）、所述电动机控制器（22）和所述增程器控制器（30）通过所述第一CAN通讯网络（32）可信号连接。

5.电动汽车，它包括：

一个如权利要求1至4任意一项所述的增程器系统；

一个整车控制器（40），它可信号连接于所述增程器系统的增程器控制器（30）；

一个带有电机控制器的驱动电机（70），所述驱动电机（70）可输入所述发电机控制器（22）输出所述直流功率；和

一个带有电池管理系统的蓄电池组（80），所述蓄电池组（80）可输入所述发电机控制器（22）输出所述直流功率。

6.如权利要求5述的电动汽车，其中所述电动汽车包括一个第二CAN通信网络（42），所述增程器控制器（30）通过所述第二CAN通信网络（42）与所述整车控制器（40）可信号连接。

7.如权利要求6述的电动汽车，其中所述发动机系统（10）还包括一个空调压缩机（16），所述空调压缩机（16）可信号连接于所述发动机控制器（12），所述空调压缩机（16）可输入所述增程功率。

8.如权利要求6述的电动汽车，其中所述发动机系统（10）还包括一个驾驶室热交换器（60），所述驾驶室热交换器（60）可信号连接于所述发动机控制器（12），所述发动机（14）可将其冷却水循环至所述电动汽车的驾驶室热交换器（60）。

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