CN202782642U - 一种混合动力系统及汽车 - Google Patents

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杨安志
金吉刚
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Abstract

本实用新型提供了一种混合动力系统及汽车,属于汽车技术领域。它解决了现有的混合动力系统中内燃机的热效率不高、汽车油耗大的问题。本系统包括整车控制器、电池模块、电机控制器、轮毂电机和发电子系统,发电子系统包括微型燃气涡轮发动机、发电机和发动机控制器,微型燃气涡轮发动机的动力输出轴与发电机同轴安装,发电机的电力输出导线经整流器与电池模块连接,发电机的电力输出导线与电机控制器连接,电池模块的电力输出导线经逆变器与电机控制器连接。本汽车包括车身、底盘、车轮和上述的混合动力系统。本系统具有内燃机热效率高,噪音小的优点,本汽车具有燃油消耗小、车身重量轻的优点。

Description

一种混合动力系统及汽车
技术领域
本实用新型属于汽车技术领域,涉及一种混合动力系统及汽车。
背景技术
近年来,国际原油价格持续上涨,人们对燃油的价格越来越敏感。普通汽油机的热效率为26%-40%,柴油机的热效率为34%-45%,虽然柴油机的热效率要比汽油机高,但是还不能从根本上解决内燃机热效率较低的问题。
早在上世纪60年代,英国罗浮(Rover)汽车公司就制造出全世界第一台燃气涡轮驱动的汽车,但迟迟不能推广的原因是燃气轮机相对汽车过于庞大且在变工况情况下性能较差。
随着科技的发展,已经有人研制出微型燃气涡轮机,并将该微型燃气涡轮机应用到汽车上,这种新型燃气涡轮汽车主要有两种驱动方式:一种是利用燃气涡轮输出的转矩直接驱动车轮;另一种是用燃气涡轮机做功后的燃气喷射推动。上述两种方式虽然采用燃气涡轮机作为动力源,但是仍然存在各自的问题:前者燃油效率低,主要是在传动过程中能量损耗大;后者产生的噪声太大。导致这两种方式均不适用于民用汽车。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题,提出了一种混合动力系统及汽车,该混合动力系统能够提高内燃机的热效率,减少油耗。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现:一种混合动力系统,包括整车控制器、电池模块、电机控制器和轮毂电机,其特征在于,本混合动力系统还包括发电子系统,所述的发电子系统包括微型燃气涡轮发动机和发电机,所述的微型燃气涡轮发动机的动力输出轴与发电机同轴安装,所述的发电机的电力输出导线经整流器与电池模块连接,所述的发电机的电力输出导线与电机控制器连接,所述的电池模块的电力输出导线经逆变器与电机控制器连接。
在上述的混合动力系统中,所述的发电子系统还包括与整车控制器连接用于控制发动机启动和停止的发动机控制器。
在上述的混合动力系统中,所述的电池模块包括蓄电池和与整车控制器连接的电池管理装置。电池管理装置用于提高电池的利用率,防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态。
在上述的混合动力系统中,所述的轮毂电机至少有两个。
在上述的混合动力系统中,所述的轮毂电机有两个,设置在汽车的两个前轮或者两个后轮上。设置两个轮毂电机能够实现双驱动,当轮毂电机设置在前轮上时,实现前驱动;当轮毂电机设置在后轮上时,实现后驱动。
在上述的混合动力系统中,所述的轮毂电机有四个,设置在汽车的四个车轮上。在四个车轮上均设置轮毂电机实现四轮驱动。
在上述的混合动力系统中,所述的电机控制器与轮毂电机一一对应。
在上述的混合动力系统中,所述的轮毂电机为三相感应电动机。三相感应电动机具有转部惯性小,加速转矩大,启动、停止时间短,并且振动、噪声小,便于维修保养等优点。
在上述的混合动力系统中,还包括与电池模块连接的用于在汽车刹车时回收能量的动能回收装置。通过动能回收装置回收能量并存储到蓄电池,增加了车的续航能力,减少能量浪费。
此外,本实用新型还提供了一种混合动力汽车,包括车身、底盘和车轮,还包括上述的混合动力系统。
与现有技术相比,本混合动力系统采用微型燃气涡轮发动机带动发电机给蓄电池和轮毂电机供电的方式,大大提高了内燃机的热效率,噪声小;通过整车控制器对各个轮毂电机独立控制,提高了转弯性能,在不同的路况下实现双驱动或者四驱动,并且取消了传统汽车的刹车油路、刹车卡钳、ABS+ESP控制单元以及前后桥差速器,减轻了车身重量。
附图说明
图1是本实用新型实施例的系统结构原理图。
图中,1、整车控制器;2、电池模块;21、蓄电池;22、电池管理装置;3、电机控制器;4、轮毂电机;5、发电子系统;51、微型燃气涡轮发动机;52、发电机;53、发动机控制器;6、整流器;7、逆变器。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图,对本实用新型的技术方案作进一步的描述,但本实用新型并不限于这些实施例。
图1示出了本实用新型实施例的系统结构原理,包括整车控制器、电池模块、电机控制器、轮毂电机以、发电子系统以及动能回收装置。其中,电池模块包括蓄电池和电池管理装置,发电子系统包括微型燃气涡轮发动机、发电机和发电机控制器。下面结合图1对本混合动力系统做详细说明:
整车控制器与电池管理装置、发动机控制器以及电机控制器连接。整车控制器将控制指令发送给电池管理装置管理蓄电池的充放电,整车控制器将控制指令发送给发动机控制器控制发动机的启动和停止,整车控制器将控制指令发送给电机控制器实现各个轮毂电机的独立控制。
微型燃气涡轮发动机的动力输出轴与发电机同轴安装。当微型燃气涡轮发动机在发动机控制器的控制下启动后,其产生的动能通过输出轴带动发电机的转子转动,从而产生电流达到发电的目的。
发电机的电力输出导线经整流器与电池模块连接,发电机产生的交流电经过整流器整流后变成直流电储存到电池模块中;此外,发电机的电力输出导线还与电机控制器连接,发动机产生的电流经过电机控制器的调控后输送给轮毂电机,驱动电机转动,达到驱动汽车的目的;电池模块的电力输出导线经逆变器与电机控制器连接,电池模块中的直流电经过逆变器转变成交流电后输送给电机控制器,进而驱动电机转动。
本实施例中,轮毂电机有两个,设置在汽车的两个前轮或者两个后轮上,当轮毂电机设置在前轮上时,实现前轮驱动;当轮毂电机设置在后轮上时,实现后轮驱动,需要说明的是,该轮毂电机为三相感应电动机,三相感应电动机具有转部惯性小,加速转矩大,启动、停止时间短,并且振动、噪声小,便于维修保养等优点。此外电机控制器也有两个,分别对应控制一个三相感应电动机,实现电机的独立控制。
动能回收装置与电池模块连接,用于在汽车刹车时回收能量,并储存到蓄电池中,以增加了车的续航能力,减少能量浪费。
此外,本实用新型还提供了一种混合动力汽车,包括车身、底盘和车轮,还包括上述的混合动力系统。
在上述混合动力系统中,轮毂电机还可以为四个,分别设置在汽车的四个车轮上,且每个轮毂电机均配备有一个与整车控制器连接的电机控制器,使得汽车在不同的路况下通过整车控制器的控制实现双驱动或者四驱动。
上述实施例的混合动力系统工作过程如下:
汽车启动后,整车控制器控制微型燃气涡轮发动机启动,发动机带动同轴设置的发电机发电,发电机的电力输出导线将一部分产生的电流输送给电机控制器,另一部分通过整流器整流后存储到蓄电池中。蓄电池中的电流可通过逆变器变换后输送给电机控制器以及其他用电设备。
汽车刹车时,整车控制器输送指令给各个电机控制器控制对应的轮毂电机,执行减速功能,同时,动能回收装置回收能量并存储到蓄电池中。
汽车转弯时,以汽车左转为例,若出现转向不足,则整车控制器输送指令给左侧车轮对应的电机控制器减少左侧车轮轮毂电机的输出功率,同时输送指令给右后车轮对应的电机控制器增加右后车轮轮毂电机的输出功率,使车身被施加一个向左的横向力,以平衡转向不足;若出现过度转向,则整车控制器输送指令给右侧车轮对应的电机控制器减少右侧车轮轮毂电机的输出功率,同时输送指令给左后车轮对应的电机控制器增加左后车轮轮毂电机的输出功率,使车身被施加一个向右的横向力,以平衡过度转向。
本混合动力系统的应用,能够解决传统内燃机热效率低的问题,减少油耗,且同时通过独立控制轮毂电机的方式,使得车辆的操控性大大增加。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了整车控制器1、电池模块2、蓄电池21、电池管理装置22、电机控制器3、轮毂电机4、发电子系统5、微型燃气涡轮发动机51、发电机52、发动机控制器53、整流器6、逆变器7等术语,但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质;把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

Claims (9)

1.一种混合动力系统,包括整车控制器(1)、电池模块(2)、电机控制器(3)和轮毂电机(4),其特征在于,本混合动力系统还包括发电子系统(5),所述的发电子系统(5)包括微型燃气涡轮发动机(51)、发电机(52)和与整车控制器(1)连接用于控制发动机启动和停止的发动机控制器(53),所述的微型燃气涡轮发动机(51)的动力输出轴与发电机(52)同轴安装,所述的发电机(52)的电力输出导线经整流器(6)与电池模块(2)连接,所述的发电机(52)的电力输出导线与电机控制器(3)连接,所述的电池模块(2)的电力输出导线经逆变器(7)与电机控制器(3)连接。
2.根据权利要求1所述的混合动力系统中,其特征在于,所述的电池模块(2)包括蓄电池(21)和与整车控制器(1)连接的电池管理装置(22)。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力系统中,其特征在于,所述的轮毂电机(4)至少有两个。
4.根据权利要求3所述的混合动力系统中,其特征在于,所述的轮毂电机(4)有两个,设置在汽车的两个前轮或者两个后轮上。
5.根据权利要求3所述的混合动力系统中,其特征在于,所述的轮毂电机(4)有四个,设置在汽车的四个车轮上。
6.根据权利要求3所述的混合动力系统中,其特征在于,所述的轮毂电机(4)为三相感应电动机。
7.根据权利要求1或2所述的混合动力系统中,其特征在于,所述的电机控制器(3)与所述的轮毂电机(4)一一对应。
8.根据权利要求1或2所述的混合动力系统中,其特征在于,还包括与电池模块(2)连接的用于在汽车刹车时回收能量的动能回收装置。
9.一种混合动力汽车,包括车身、地盘和车轮,其特征在于, 还包括如权利要求1或2所述的混合动力系统。 
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