CN218431225U - 一种水陆两栖混动汽车的能源控制装置、汽车和船舶 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种水陆两栖混动汽车的能源控制装置，包括：互相连接的控制模块和动力组件，控制模块包括陆地能源控制模块、水路能源控制模块、两栖能源控制模块和用于根据汽车行驶环境进行切换的能源切换模块，动力组件包括电机组、发电机组、发动机组和电池组；能源切换模块分别与陆地能源控制模块、水路能源控制模块和两栖能源控制模块连接；发电机组与发电机组连接，发电机组与电池组连接，电池组与电机组连接；本申请中的水陆两栖混动汽车的能源控制装置、汽车和船舶，具有功率调节范围大，能源利用率高的优点，可以保证两栖混动汽车的高效能源利用及动力充足。

Description

一种水陆两栖混动汽车的能源控制装置、汽车和船舶

技术领域

本申请涉及自动化领域，具体涉及一种水陆两栖混动汽车的能源控制装置、汽车和船舶。

背景技术

水陆两用车(amphibian automobile)又名水陆两栖船，水陆两栖船，水陆两用车，水陆两用艇，是结合了车与船的双重性能，既可像汽车一样在陆地上行驶穿梭，又可像船一样在水上泛水浮渡的特种车辆。由于其具备卓越的水陆通行性能，可从行进中渡越江河湖海而不受桥或船的限制，因而在交通运输上，具有其特殊的历史意义。多用于军事，救灾救难，探测等专业领域。

目前，水陆两栖车的能源控制主要包括电动、传统动力和混动三种方式，而现有的能源控制方式无法在动力源保证和环保之间做到平衡，例如采用双机双泵的动力策略，在陆地行驶时采用一个发动机作为动力源，而在水中行驶时，增加一个发动机即双发动机作为动力源。该动力系统能提供十足的动力源，但对能源的利用效率较低且不够环保。又例如，混动与纯电动切换的船舶动力系统，该系统能让船舶在水中行驶时先以纯电模式运作，运作时消耗电池组电量，当电池组亏电时通过燃油发动机发电再输出动力。这种方案保证了环保性，但由于中间环节能量损失较大且电池损耗较快，最终只能靠发动机进行发电无法保证高效的能源利用率。又例如，油电混动的船舶，在低功耗时通过电池组作为能量源带动转舵机工作，在中功耗时则开启柴油机以柴油机作为动力源带动转舵机工作，而在高功耗时则通过电池及柴油机同时作为动力源带动转舵机工作。但由于，电池的局限性，不能长时保持高功耗的工况，同时也无法保证能源的高效利用及电池缺电时在低功耗时的运行。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种水陆两栖混动汽车的能源控制装置，包括：互相连接的控制模块和动力组件，所述控制模块包括陆地能源控制模块、水路能源控制模块、两栖能源控制模块和用于根据汽车行驶环境进行切换的能源切换模块，所述动力组件包括电机组、发电机组、发动机组和电池组；能源切换模块分别与陆地能源控制模块、水路能源控制模块和两栖能源控制模块连接；所述发电机组与发电机组连接，所述发电机组与电池组连接，所述电池组与电机组连接。

于本申请的一实施例中，还包括用于检测汽车行驶环境的环境检测模块，所述汽车行驶环境包括陆地、水路和两栖，所述环境检测模块的输出端与能源切换模块的输入端连接，用于根据不同的汽车行驶环境发送控制指令。

于本申请的一实施例中，所述控制指令包括陆地能源控制指令、水路能源控制指令和两栖能源控制指令，所述陆地能源控制模块根据所述陆地能源控制指令控制电机组进行工作，所述水路能源控制模块根据所述水路能源控制指令控制发动机组进行工作，所述两栖能源控制模块根据所述两栖能源控制指令控制电机组和发动机组同时进行工作。

于本申请的一实施例中，还包括用于对电池剩余电量进行检测的电池电量检测模块，所述电池电量检测模块的输出端与陆地能源控制模块的输入端连接，如果检测结果大于预设的阈值，陆地能源控制模块控制电池组发出第一控制指令，以驱动所述电机组进行工作，如果检测结果小于或等于预设的阈值，陆地能源控制模块控制电池组发出第二控制指令，以启动发电机组为电池组进行充电，同时控制发动机组驱动发电机组进行供电。

于本申请的一实施例中，所述水路能源控制模块发出第三控制指令，以驱动发动机组通过发电机组对电池组充电，或者，所述水路能源控制模块发出第四控制指令，以同时驱动电机组和发动机组进行工作。

于本申请的一实施例中，所述控制模块还包括功率控制模块，所述功率控制模块分别与陆地能源控制模块、水路能源控制模块、两栖能源控制模块连接，用于当电池组的剩余电量小于预设的电量阈值时，减小电机组的输出功率。

于本申请的一实施例中，所述控制模块还包括用于将剩余能源存储至电池组的功率分配器，所述功率分配器与功率控制模块连接。

于本申请的一实施例中，所述动力组件还包括差速器和变速箱，所述电机组与差速器连接，所述差速器与变速箱连接，所述发动机组与变速箱连接。

于本申请的一实施例中，还提供了一种汽车，所述汽车中设有上述的水陆两栖混动汽车的能源控制装置。

于本申请的一实施例中，还提供了一种船舶，所述船舶中设有上述的的水陆两栖混动汽车的能源控制装置。

在本申请的一些实施例所提供的技术方案中，本申请中的水陆两栖混动汽车的能源控制装置、汽车和船舶，具有功率调节范围大，能源利用率高的优点，可以保证两栖混动汽车的高效能源利用及动力充足。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是本申请的一示例性实施例示出的水陆两栖混动汽车的能源控制装置的结构示意图；

图2是本申请的一示例性实施例示出的陆地行驶时两栖混动汽车的能源策略的动力构成示意图；

图3是本申请的一示例性实施例示出的水中行驶时两栖混动汽车的能源策略的动力构成示意图。

具体实施方式

以下将参照附图和优选实施例来说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本实用新型实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本实用新型的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本实用新型的实施例难以理解。

在本申请中提及的“多个”是指两个或者两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

首先需要说明的是，水路两栖车辆的浮力以其密闭车体造成的必要排水量来保证。它采用车轮或履带直接划水，或用专门的水上推进器(螺旋桨或喷水推进器)驱动。其陆上行驶装置为车轮或履带，行驶速度可达100千米/时。采用车轮或履带直接划水的车型，其结构简单，但水上速度和机动性差。采用专门的水上推进器(螺旋桨或喷水推进器)驱动的车型，其水上性能好，航速可达20千米/时以上。水路两栖车辆既可道路行驶，又能越野，且具有浮渡性能，完全可以满足中国经济建设和国防建设的需要。

图1是本申请的一示例性实施例示出的水陆两栖混动汽车的能源控制装置的结构示意图。

参照图1所示，水陆两栖混动汽车的能源控制装置，包括：互相连接的控制模块和动力组件，控制模块包括陆地能源控制模块、水路能源控制模块、两栖能源控制模块和用于根据汽车行驶环境进行切换的能源切换模块，动力组件包括电机组、发电机组、发动机组和电池组；其中，能源切换模块分别与陆地能源控制模块、水路能源控制模块和两栖能源控制模块连接；发电机组与发电机组连接，发电机组与电池组连接，电池组与电机组连接。

在本申请的一个实施例中，陆地行驶时，为保证环保和动力性选择以发动机-发电机-电机为目标扭矩的主要提供路径，当动力需求较大时则利用发动机与电机同时去满足目标扭矩，在动力需求较小时，则直接以发动机-发电机-电机为动力来源。

在本申请的一个实施例中，水中行驶时，由于水中行驶需要更加强劲的动力，所以为了保证更高的动力性，则采用发动机为主要动力源头。发动机-发电机-电机则在动力需求大时输出功率，从而保证目标扭矩的输出，当动力需求不大时，则通过发动机-发电机-电机进行一个削峰的调节。

在本申请的一个实施例中，控制指令包括陆地能源控制指令、水路能源控制指令和两栖能源控制指令，陆地能源控制模块根据所述陆地能源控制指令控制电机组进行工作，水路能源控制模块根据所述水路能源控制指令控制发动机组进行工作，两栖能源控制模块根据所述两栖能源控制指令控制电机组和发动机组同时进行工作。

图2是本申请的一示例性实施例示出的陆地行驶时两栖混动汽车的能源策略的动力构成示意图。

参照图2所示，动力组件中的电机组、发电机组、发动机组和电池组可以包括多个相同的功能实体，发动机组可以包括发电动机1，发电机组可以包括发电机2，电池组可以包括电池3，电机组可以包括电机4。当两栖混动车辆在陆地行驶时，采用的主要为电机3作为主要动力来源。当车载电池3电量充足时，以车载电池3亏电驱动电机带动。车载电池3电量较低时，发动机1开始工作，并保持在最大功率输出，通过发电机2对车载电池3进行充电，同时利用发动机1通过发电机2对车内其他用电设备进行供电。在保证车载电池3电量稳定时，如果目标扭矩增大可同时通过电机4和发动机满足用户的扭矩增加需求，做到十足的动力体验的同时保证耗能的经济性。在车辆遇到堵塞或处于怠速状态时，发动机1也保持足够的输出功率从而为车载电池3充电。

在本申请的一个实施例中，还包括用于检测汽车行驶环境的环境检测模块，汽车行驶环境包括陆地、水路和两栖，所述环境检测模块的输出端与能源切换模块的输入端连接，用于根据不同的汽车行驶环境发送控制指令。

在本申请的一个实施例中，还包括用于对电池剩余电量进行检测的电池电量检测模块，电池电量检测模块的输出端与陆地能源控制模块的输入端连接，如果检测结果大于预设的阈值，陆地能源控制模块控制电池组发出第一控制指令，以驱动所述电机组进行工作，如果检测结果小于或等于预设的阈值，陆地能源控制模块控制电池组发出第二控制指令，以启动发电机组为电池组进行充电，同时控制发动机组驱动发电机组进行供电。

图3是本申请的一示例性实施例示出的水中行驶时两栖混动汽车的能源策略的动力构成示意图。

参照图3所示，在本申请的一个实施例中，水路能源控制模块发出第三控制指令，以驱动发动机组通过发电机组对电池组充电，或者，水路能源控制模块发出第四控制指令，以同时驱动电机组和发动机组进行工作。在水中行驶时，由于需要更为强劲的动力以及能源的持续性，改用发动机1作为主要动力源，从而保证能源的高效利用。当两栖混动汽车在水中处于怠速状态时，此时扭矩需求不大，而降低发动机1的转速会导致能源的利用率降低，此时则利用发动机1通过发电机2给车载电池3发电，当用户的目标扭矩增大时，同时通过电机4与发动机1提供扭矩，从而保证能在短时带来比较大的动力体验，而在车载电池3电量降低到一定程度时，减少电机4的输出功率，从而保证电池电量的稳定。

在本申请的一个实施例中，控制模块还包括功率控制模块，功率控制模块分别与陆地能源控制模块、水路能源控制模块、两栖能源控制模块连接，用于当电池组的剩余电量小于预设的电量阈值时，减小电机组的输出功率。

在本申请的一个实施例中，控制模块还包括用于将剩余能源存储至电池组的功率分配器，功率分配器与功率控制模块连接。

在本申请的一个实施例中，动力组件还包括差速器和变速箱，电机组与差速器连接，差速器与变速箱连接，发动机组与变速箱连接。

在本申请的一个实施例中，上述的控制模块可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。本申请中的控制模块发出控制指令的操作是基于控制模块本身的功能实现的，上述控制指令执行的操作是执行模块的常规操作，本领域技术人员应该可以知晓，上述并非是对控制指令和控制方法的改进，再此不再赘述。

在本申请的一实施例中，还提供了一种汽车，汽车中设有上述的水陆两栖混动汽车的能源控制装置。

在本申请的一实施例中，还提供了一种船舶，船舶中设有上述的的水陆两栖混动汽车的能源控制装置。

上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种水陆两栖混动汽车的能源控制装置，其特征在于，包括：互相连接的控

制模块和动力组件，所述控制模块包括陆地能源控制模块、水路能源控制模块、两栖能源控制模块和用于根据汽车行驶环境进行切换的能源切换模块，所述动力组件包括电机组、发电机组、发动机组和电池组；

还包括用于检测汽车行驶环境的环境检测模块，所述汽车行驶环境包括陆地、水路和两栖，所述环境检测模块的输出端与能源切换模块的输入端连接，用于根据不同的汽车行驶环境发送控制指令；

所述能源切换模块分别与陆地能源控制模块、水路能源控制模块和两栖能源控制模块连接；所述发电机组与发电机组连接，所述发电机组与电池组连接，所述电池组与电机组连接；

还包括用于对电池剩余电量进行检测的电池电量检测模块，所述电池电量检测模块的输出端与陆地能源控制模块的输入端连接，如果检测结果大于预设的阈值，陆地能源控制模块控制电池组发出第一控制指令，以驱动所述电机组进行工作，如果检测结果小于或等于预设的阈值，陆地能源控制模块控制电池组发出第二控制指令，以启动发电机组为电池组进行充电，同时控制发动机组驱动发电机组进行供电。

2.根据权利要求 1 所述的水陆两栖混动汽车的能源控制装置，其特征在于，所述控制指令包括陆地能源控制指令、水路能源控制指令和两栖能源控制指令，所述陆地能源控制模块根据所述陆地能源控制指令控制电机组进行工作，所述水路能源控制模块根据所述水路能源控制指令控制发动机组进行工作，所述两栖能源控制模块根据所述两栖能源控制指令控制电机组和发动机组同时进行工作。

3.根据权利要求 2 所述的水陆两栖混动汽车的能源控制装置，其特征在于，所述水路能源控制模块发出第三控制指令，以驱动发动机组通过发电机组对电池组充电，或者，所述水路能源控制模块发出第四控制指令，以同时驱动电机组和发动机组进行工作。

4.根据权利要求 1-3 任一所述的水陆两栖混动汽车的能源控制装置，其特征在于，所述控制模块还包括功率控制模块，所述功率控制模块分别与陆地能源控制模块、水路能源控制模块、两栖能源控制模块连接，用于当电池组的剩余电量小于预设的电量阈值时，减小电机组的输出功率。

5.根据权利要求 4 所述的水陆两栖混动汽车的能源控制装置，其特征在于，所述控制模块还包括用于将剩余能源存储至电池组的功率分配器，所述功率分配器与功率控制模块连接。

6.根据权利要求 1-3 任一所述的水陆两栖混动汽车的能源控制装置，其特征在于，所述动力组件还包括差速器和变速箱，所述电机组与差速器连接，所述差速器与变速箱连接，所述发动机组与变速箱连接。

7.一种汽车，其特征在于：所述汽车中设有权利要求 1-6 任一所述的水陆两栖混动汽车的能源控制装置。

8.一种船舶，其特征在于：所述船舶中设有权利要求 1-6 任一所述的水陆两栖混动汽车的能源控制装置。

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