CN203793114U - 一种串联式混合动力电驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种串联式混合动力电驱动系统，属于电气领域，用于解决现有技术在低速再生制动时性能受限于实际设计，且发动机/发电机供电模块和峰值电源必须满足额定电压相同这一约束条件的问题。本实用新型提供的系统包括：发动机/发电机供电模块、峰值电源、电动机驱动装置、牵引电动机、DC-DC变换器；所述发动机/发电机供电模块的供电电压输出端与所述电动机驱动装置的电压输入端电连接形成DC总线；所述电动机驱动装置的电压输出端与牵引电动机的供电电压输入端电连接；所述峰值电源通过所述DC-DC变换器与所述DC总线连接。该系统打破了发动机/发电机供电模块和峰值电源额定电压相同这一约束条件，峰值电源可小型化。

Description

一种串联式混合动力电驱动系统
技术领域
本实用新型涉及电气领域，特别是指一种串联式混合动力电驱动系统。
背景技术
随着电动力车的发展，电驱动系统的成功设计意味着确保车辆能获得所期望的性能，例如：加速、爬坡能力，高车速和高运行效率。牵引电动机、发动机/发电机、峰值电源和电耦合装置是主要关注的设计组件，它们的设计基本上应在系统的高度上予以研究，以便保证所有组件协调地工作。
图1所示为现有的串联式混合动力汽车驱动系统的简要结构示意图，其中，电耦合装置即图中的电动机驱动装置4是用于将三个动力源——发动机/发电机供电模块1、峰值电源2和牵引电动机3组合在一起的惟一耦合点，其主要功能是在这些动力源和能沟之间调节功率（电流）流。现有技术中是电动机驱动装置4将发动机/发电机供电模块1、峰值电源2和牵引电动机3的相关端口直接连接在一起。其中，发动机/发电机供电模块1进一步包括发动机5、发电机6和整流器7，且三者成串联关系。
图1所示的这一构造是目前最简单的串联式混合动力汽车驱动系统，且成本最低。其主要优点是总线电压（即电动机驱动装置4的输入电压）等于发动机/发电机供电模块1的整流电压以及峰值电源2的端电压，且总线电压取决于以上两电压的最小值，功率流仅由发电机电压控制。为向牵引电动机3或峰值电源2或同时向两者传送功率，发电机6的开路电压（零电流）经整流器7整流后的输出电压必须高于峰值电源2的端电压，这可通过车辆控制器8控制发动机5的节气门或发电机6的磁场或同时控制两者来实现。当控制发动机/发电机供电模块1输出的整流电压等于峰值电源2的开路电压时，峰值电源2不提供功率，而是由发动机/发电机供电模块1单独向牵引电动机3供给功率。在再生制动情况下，牵引电动机3的供电电压必须高于峰值电源2的端电压，但是由牵引电动机3发电产生的电压通常正比于牵引电动机3的转速，因此，现有的这种串联式混合动力电驱动系统在牵引电动机3的转速较低时再生制动的性能将颇受制于其设计。十分明显，作为简单的设计，要求发动机/发电机供电模块1和峰值电源2具有相同的额定电压，这一约束条件起因于高电压，会导致重型的峰值电源2。
实用新型内容
本实用新型提供一种串联式混合动力电驱动系统，用于解决现有的串联式混合动力汽车驱动系统在低速再生制动时性能受限于实际设计，且若发动机/发电机供电模块和峰值电源满足额定电压相同这一约束条件时会导致重型的峰值电源的问题。本实用新型提供的串联式混合动力电驱动系统打破了发动机/发电机供电模块和峰值电源额定电压相同这一设计约束条件，可采用低电压的峰值电源，从而可引入既小又轻的峰值电源单元，实现成本低。
本实用新型提供的一种串联式混合动力电驱动系统，包括：发动机/发电机供电模块、峰值电源、电动机驱动装置、牵引电动机、DC-DC变换器；所述发动机/发电机供电模块的供电电压输出端与所述电动机驱动装置的电压输入端电连接形成DC总线；所述电动机驱动装置的电压输出端与牵引电动机的供电电压输入端电连接；所述峰值电源通过所述DC-DC变换器与所述DC总线连接。
优选地，所述DC-DC变换器为双向作用的降压/升压型DC-DC变换器。
优选地，所述发动机/发电机供电模块包括依次串联的发动机、发电机和整流器；所述整流器的整流电压输出端为所述发动机/发电机供电模块的供电电压输出端。
本实用新型提供的串联式混合动力电驱动系统具有如下有益效果：
（1）峰值电源电压的变动不影响DC总线电压，无需要求发动机/发电机供电模块和峰值电源额定电压相同；
（2）峰值电源中的能量可被充分地利用；
（3）通过控制发动机的节气门或发电机的磁场或同时控制两者，能保持DC总线电压；
（4）可应用低电压的峰值电源，从而可引入既小又轻的峰值电源单元，且成本低；
（5）在再生制动和由发动机/发电机充电期间，可调节峰值电源的充电电流。
附图说明
图1为现有的串联式混合动力汽车驱动系统的简要结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的串联式混合动力电驱动系统的简要结构示意图。
附图标记说明如下：
1、发动机/发电机供电模块；
2、峰值电源；
3、牵引电动机；
4、电动机驱动装置；
5、发动机；
6、发电机；
7、整流器；
8、车辆控制器；
9、DC-DC变换器。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图2所示为本实用新型的实施例提供的一种串联式混合动力电驱动系统的简要结构示意图，该系统包括：发动机/发电机供电模块1、峰值电源2、牵引电动机3、电动机驱动装置4和DC-DC变换器9。发动机/发电机供电模块1的供电电压输出端与电动机驱动装置4的电压输入端电连接形成DC总线；电动机驱动装置4的电压输出端与牵引电动机3的供电电压输入端电连接；峰值电源2通过DC-DC变换器9与所述DC总线连接，即DC-DC变换器9的一个电压输入/输出端连接峰值电源2，另一个电压输入/输出端连接电动机驱动装置4的电压输入端。
显然，图2所示串联式混合动力电驱动系统中，由于DC-DC变换器9的存在，峰值电源2可允许不同于DC总线电压，而发动机/发电机供电模块1的供电电压则总等同于DC总线电压。此系统中DC-DC变换器9应是双向作用的，在峰值电源2的额定电压低于DC总线电压的情况下，该DC-DC变换器9必须升高峰值电源2的电压至DC总线电平，向DC总线传送其功率，并将DC总线电压降至峰值电源2的充电电压的电平，向峰值电源充电。在再生制动情况下，若处于给定的低速状态，由牵引电动机3发电产生的电压仍高于峰值电源2的电压，则在峰值电源2充电范围内，降压型DC-DC变换器仍是适用的。但是，若处于给定的低速再生制动状态，由牵引电动机3发电产生的电压低于峰值电源2的端电压，则DC-DC变换器可要求升高DC总线电压，向峰值电源2充电，在这种情况下，需要一个降压/升压型DC-DC变换器。所要求的DC-DC变换器9的基本功能如表1所示：
表1DC-DC变换器9的功能
能量流 峰值电源放电 峰值电源充电
峰值电源供电牵引 升压 -
峰值电源由发动机/发电机牵引 - 降压
再生制动 - 降压或降压/升压
因此，DC-DC变换器优选为一个双向作用的降压/升压型DC-DC变换器，可具体参数要求采用现有的任一种双向作用的降压/升压型DC-DC变换器，此处不再赘述。
优选地，如图2中所示，发动机/发电机供电模块1包括依次串联的发动机5、发电机6和整流器7；显然，整流器7的整流电压输出端即为发动机/发电机供电模块1的供电电压输出端。
本实用新型提供的串联式混合动力电驱动系统由于在峰值电源和电动机驱动装置之间添加了一个DC-DC变换器，因此峰值电源电压的变动不影响DC总线电压，无需要求发动机/发电机供电模块和峰值电源额定电压相同；此外，峰值电源中的能量可被充分地利用，可使用低电压的峰值电源，从而可引入既小又轻的峰值电源单元，且成本低；通过控制发动机的节气门或发电机的磁场或同时控制两者，能保持DC总线电压，在再生制动和由发动机/发电机充电期间，可调节峰值电源的充电电流。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种串联式混合动力电驱动系统，其特征在于，包括：发动机/发电机供电模块、峰值电源、电动机驱动装置、牵引电动机、DC-DC变换器；所述发动机/发电机供电模块的供电电压输出端与所述电动机驱动装置的电压输入端电连接形成DC总线；所述电动机驱动装置的电压输出端与牵引电动机的供电电压输入端电连接；所述峰值电源通过所述DC-DC变换器与所述DC总线连接。
2.如权利要求1所述的串联式混合动力电驱动系统，其特征在于，所述DC-DC变换器为双向作用的降压/升压型DC-DC变换器。
3.如权利要求1所述的串联式混合动力电驱动系统，其特征在于，所述发动机/发电机供电模块包括依次串联的发动机、发电机和整流器；所述整流器的整流电压输出端为所述发动机/发电机供电模块的供电电压输出端。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103935230A (zh) * 2014-04-11 2014-07-23 苏州紫荆清远新能源汽车技术有限公司 一种串联式混合动力电驱动系统
CN105172568A (zh) * 2015-10-15 2015-12-23 王永德 制动自发电油电混合动力节能汽车

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