CN219018516U - 一种油电混合供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油电混合供电系统，其包括发动机、磁电机、主控制器、直流控制器以及电池包供电单元，主控制器包括AC‑DC整流电路和DC‑AC逆变电路，直流控制器包括DC‑DC变换电路和充电控制电路；AC‑DC整流电路的输入端与磁电机连接，AC‑DC整流电路的输出端与DC‑AC逆变电路的输入端连接；电池包供电单元的充电端与充电控制电路的控制端连接，充电控制电路的电源输入端与AC‑DC整流电路的输出端连接；电池包供电单元的供电端与DC‑DC变换电路的输入端连接，DC‑DC变换电路的输出端与DC‑AC逆变电路的输入端连接。本实用新型能够实现多种模式输出电能，有效提高移动供电系统的适用范围。

Description

一种油电混合供电系统

技术领域

本实用新型属于移动供电技术领域，尤其涉及一种油电混合供电系统。

背景技术

在移动供电领域中，有单独以内燃发电机组作为供电电源的供电系统，也有单独以电池包作为供电电源的供电系统。相对而言，电池包供电重量轻、体积小、无噪音污染，其在室内和户外都可以使用，但是电池包电量有限，当电池包电量被使用完，在户外可能不能及时给电池包充电而导致用电负载无法使用的情况；而内燃发电机组供电续航能力充足、输出功率强劲，但是供电过程中发电机组运行噪音较大，低功率使用时，燃油经济性较差。另外，电池包供电或内燃发电机组供电都存在输出功率一定，超过电池包或内燃发电机组的额定功率后因无法输出更大功率而导致用电负载无法使用的情况。

综上可知，上述两种供电系统的适用范围均有一定的局限性，因此，需要改进。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种油电混合供电系统，能够实现多种模式输出电能，有效提高移动供电系统的适用范围。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下方案：

本实用新型提供了一种油电混合供电系统，其包括发动机、磁电机、主控制器、直流控制器以及电池包供电单元，所述主控制器包括AC-DC整流电路和DC-AC逆变电路，所述直流控制器包括DC-DC变换电路和充电控制电路，其中，

所述发动机与所述磁电机传动连接以驱动所述磁电机输出三相交流电；

所述AC-DC整流电路的输入端与所述磁电机连接，所述AC-DC整流电路的输出端与所述DC-AC逆变电路的输入端连接；

所述电池包供电单元的充电端与所述充电控制电路的控制端连接，所述充电控制电路的电源输入端与所述AC-DC整流电路的输出端连接；所述电池包供电单元的供电端与所述DC-DC变换电路的输入端连接，所述DC-DC变换电路的输出端与所述DC-AC逆变电路的输入端连接；

所述AC-DC整流电路用于对所述磁电机的输出进行整流，所述DC-AC逆变电路用于将所述AC-DC整流电路和/或所述DC-DC变换电路的输出转换为交流电而作为所述油电混合供电系统的交流输出，所述DC-DC变换电路用于将所述电池包供电单元输出的直流电压进行升压而输入至所述DC-AC逆变电路，所述充电控制电路用于将所述AC-DC整流电路的输出进行降压而为所述电池包供电单元充电。

优选地，所述电池包供电单元包括第一电池包和第二电池包，所述第一电池包和第二电池包的充电端分别与所述充电控制电路的控制端连接，所述第一电池包和第二电池包的供电端分别与所述DC-DC变换电路的输入端连接。

优选地，所述直流控制器还包括第一通讯电路和第一MCU，所述主控制器还包括第二通讯电路和第二MCU；

所述第一电池包和第二电池包的信号端、所述第一MCU以及所述第二通讯电路分别与所述第一通讯电路通信连接，所述DC-DC变换电路和所述充电控制电路分别所述第一MCU通信连接，所述第二通讯电路和所述DC-AC逆变电路分别与所述第二MCU通信连接。

优选地，所述直流控制器还包括直流转换电路，所述直流转换电路的电源输入端与所述DC-DC变换电路的输出端连接，所述直流转换电路的第一输出端与所述第一MCU连接，所述直流转换电路的第二输出端与所述第二MCU连接，所述直流转换电路的第三输出端用于为直流负载供电。

优选地，所述油电混合供电系统还包括面板控制器，所述面板控制器包括用于为交流负载供电的交流插座和用于为直流负载供电的直流插座，所述交流插座的电源输入端与所述DC-AC逆变电路的输出端连接，所述直流插座的电源输入端与所述直流转换电路的第三输出端连接。

优选地，所述面板控制器还包括第三通讯电路和第三MCU，所述第二通讯电路和所述第三MCU分别与所述第三通讯电路通信连接，所述第三MCU的电源输入端与所述直流转换电路的第三输出端连接。

优选地，所述油电混合供电系统还包括LCD数显表，所述LCD数显表与所述第三通讯电路通信连接，所述LCD数显表的电源输入端与所述直流转换电路的第三输出端连接。

优选地，所述主控制器还包括反拖启动电路，所述反拖启动电路的输入端与所述DC-AC逆变电路的输出端连接，所述反拖启动电路的输出端与所述磁电机的定子绕组连接，所述反拖启动电路用于为所述磁电机的定子绕组提供三相交流电驱动所述磁电机旋转，以通过所述磁电机反拖启动所述发动机。

由于采用了上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型通过设置主控制器和直流控制器将发动机、磁电机和电池包供电单元整合为一个能够实现多种模式输出电能的油电混合供电系统，电池包供电单元和磁电机可分别单独供电，也可并联供电，还可以通过磁电机发电为电池包供电单元充电，从而有效提高移动供电系统的适用范围。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

图1是本实用新型一实施例中油电混合供电系统的电路原理框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种油电混合供电系统，其包括发动机1、磁电机2、主控制器3、直流控制器4以及电池包供电单元5，主控制器3包括AC-DC整流电路31和DC-AC逆变电路32，直流控制器4包括DC-DC变换电路41和充电控制电路42。

具体地，发动机1与磁电机2传动连接以驱动磁电机2输出三相交流电；AC-DC整流电路31的输入端与磁电机2连接，AC-DC整流电路31的输出端与DC-AC逆变电路32的输入端连接；电池包供电单元5的充电端与充电控制电路42的控制端连接，充电控制电路42的电源输入端与AC-DC整流电路31的输出端连接；电池包供电单元5的供电端与DC-DC变换电路41的输入端连接，DC-DC变换电路41的输出端与DC-AC逆变电路32的输入端连接。

具体地，AC-DC整流电路31用于对磁电机2的输出进行整流，DC-AC逆变电路32用于将AC-DC整流电路31和/或DC-DC变换电路41的输出转换为交流电而作为油电混合供电系统的交流输出，DC-DC变换电路41用于将电池包供电单元5输出的直流电压进行升压而输入至DC-AC逆变电路32，充电控制电路42用于将AC-DC整流电路31的输出进行降压而为电池包供电单元5充电。

本实施例的油电混合供电系统的工作原理如下：

本实施例中的油电混合供电系统可以由发动机1带动磁电机2单独为交流负载供电，也可以通过电池包供电单元5单独为交流负载供电，还可以通过将磁电机2的输出和电池包供电单元5的输出并联后为交流负载提供更大功率的输出。

当用户单独采用发动机1带动磁电机2输出供电时，主控制器3的AC-DC整流电路31将磁电机2输出的三相交流电整流为直流电，主控制器3的DC-AC逆变电路32再将AC-DC整流电路31输出的直流电逆变为所需频率和电压的交流电为交流负载供电，磁电机2多余的输出功率同时可以在通过的AC-DC整流电路31整流后再输出至直流控制器4的充电控制电路42为电池包供电单元5充电；

当用户单独采用电池包供电单元5输出供电时，直流控制器4的DC-DC变换电路41将电池电压升压至所需电压并输出至主控制器3的DC-AC逆变电路32，主控制器3的DC-AC逆变电路32再将直流控制器4的DC-DC变换电路41输出的直流电逆变为所需频率和电压的交流电为交流负载供电；

在交流用电负载功率较大的情况下(交流用电负载的额定功率大于磁电机2和电池包供电单元5各自的最大输出功率)，则用户可采用磁电机2和电池包供电单元5并联输出为交流负载供电，此时，发动机1带动磁电机2输出的交流电经主控制器3的AC-DC整流电路31整流为直流电输出至DC-AC逆变电路32，同时，电池包供电单元5输出的直流电经直流控制器4的DC-DC变换电路41升压后得到的直流电输出至主控制器3的DC-AC逆变电路32，主控制器3的DC-AC逆变电路32将磁电机2的输出和电池包供电单元5的输出并联后得到更大功率的输出为交流负载供电。

综上所述可知，本实施例通过设置主控制器3和直流控制器4将发动机1、磁电机2和电池包供电单元5整合为一个能够实现多种模式输出电能的油电混合供电系统，电池包供电单元5和磁电机2可分别单独供电，也可并联供电，还可以通过磁电机2发电为电池包供电单元5充电，用户可以根据具体需求选择相应的模式输出电能，从而有效提高移动供电系统的适用范围。

如图1所示，在上述实施例的基础上，在一个实施例中，电池包供电单元5包括第一电池包51和第二电池包52，第一电池包51和第二电池包52的充电端分别与充电控制电路42的控制端连接，第一电池包51和第二电池包52的供电端分别与DC-DC变换电路41的输入端连接。电池包供电单元5设置两个电池包，一方面，可以在其中一个电池包电量不足时还能选择另一个电池包供电，也可以在两个电池包均有电的情况下，将两个电池包并联供电以获得更大的输出功率。进一步，为了能够进行阶梯式供电，以更好地适配不同功率范围的负载，可以将第一电池包51和第二电池包52的输出功率设置为不同功率(例如，第一电池包51的额定输出功率大于第二电池包52的额定输出功率，优选地，第一电池包51的额定输出功率为第二电池包52的额定输出功率的2倍)，则由于第一电池包51单独供电和第二电池包52单独供电时功率不同，从而可以根据不同的负载功率需求选择第一电池包51单独供电、第二电池包52单独供电、第一电池包51和第二电池包52并联供电、第一电池包51和磁电机2并联供电、第二电池包52和磁电机2并联供电、第一电池包51和第二电池包52并联后再与磁电机2并联供电等多种组合供电方式，已获得不同范围的输出功率，更好地适配更多的用电场景。

如图1所示，在上述实施例的基础上，为了实现油电混合供电系统的不同供电模式的自动切换，在一个实施例中，直流控制器4还包括第一通讯电路43和第一MCU44，主控制器3还包括第二通讯电路33和第二MCU34；第一电池包51和第二电池包52的信号端、第一MCU44以及第二通讯电路33分别与第一通讯电路43通信连接，DC-DC变换电路41和充电控制电路42分别与第一MCU44通信连接，第二通讯电路33和DC-AC逆变电路32分别与第二MCU34通信连接。系统上电后，通过第一通讯电路43检测第一电池包51和第二电池包52与第一MCU44之间的通信连接状态以及各电池包的剩余电量，若至少有一个电池包与第一MCU44通信成功(说明此时有电池包接入系统中)，且该至少一个电池包的剩余电量大于设定值(例如大于电池包总电量的30％)，则第一MCU44控制DC-DC变换电路41开启，同时，第二MCU34控制DC-AC逆变电路32开启，通过电池包供电单元5为交流负载供电；若无电池包与第一MCU44通信成功(说明此时没有电池包接入系统中)，后者有电池包与第一MCU44通信成功，但是该电池包的剩余电量小于设定值(例如小于电池包总电量的30％)，无法满足负载用电需求，则输出相应的报警提示，以提示用户启动发动机1采用磁电机2输出供电。

需要说明的是，上述剩余电量的判断具体可以采用阈值存储器和比较器构成的比较电路实现。

如图1所示，在上述实施例的基础上，在一个实施例中，直流控制器4还包括直流转换电路45，直流转换电路45的电源输入端与DC-DC变换电路41的输出端连接，直流转换电路45的第一输出端与第一MCU44连接，直流转换电路45的第二输出端与第二MCU34连接，直流转换电路45的第三输出端用于为直流负载供电。通过直流转换电路45将DC-DC变换电路41输出的直流电转换为设定电压的直流电，为主控制器3的第二MCU34和直流控制器4的第一MCU44提供工作电源，同时为直流负载供电。

如图1所示，在上述实施例的基础上，在一个实施例中，油电混合供电系统还包括面板控制器6，面板控制器6包括用于为交流负载供电的交流插座61和用于为直流负载供电的直流插座62，交流插座61的电源输入端与DC-AC逆变电路的输出端连接，直流插座62的电源输入端与直流转换电路45的第三输出端连接。通过设置面板控制器6，并在面板控制器6上设置交流插座61和直流插座62分被为交流负载和直流负载供电提供连接载体，使得系统与负载之间的供电连接更加方便快捷。

如图1所示，在上述实施例的基础上，在一个实施例中，面板控制器6还包括第三通讯电路63和第三MCU64，第二通讯电路33和第三MCU64分别与第三通讯电路63通信连接，第三MCU64的电源输入端与直流转换电路45的第三输出端连接。通过设置第三通讯电路63和第三MCU64，使得面板控制器6与主控制器3以及直流控制器4之间建立通信连接实现信息交互。具体地，在本实施例中，面板控制器6还包括发动机启动按钮65、AC开关66和DC开关67，发动机启动按钮65、AC开关66和DC开关67分别与第三MCU64的相应的信号输入端连接，各按钮/开关用于向第三MCU64输入相应的触发信号。具体地，发动机启动按钮65用于手动启动发动机，AC开关66用于手动开启交流插座61为交流负载供电，DC开关67用于手动开启直流插座62为直流负载供电。

在一个实施例中，油电混合供电系统还包括LCD数显表7，LCD数显表7与第三通讯电路63通信连接，LCD数显表7的电源输入端与直流转换电路45的第三输出端连接。LCD数显表7用于显示各个通讯电路获取到的相关信息，例如电池包供电单元5的是否接入系统、电池包供电单元5的剩余电量、电池包供电单元5当前的工作状态(供电或充电等)、发动机1工作状态等信息。

在一个实施例中，主控制器3还包括反拖启动电路35，反拖启动电路35的输入端与DC-AC逆变电路的输出端连接，反拖启动电路35的输出端与磁电机2的定子绕组连接，反拖启动电路35用于为磁电机2的定子绕组提供三相交流电驱动磁电机2旋转，以通过磁电机2反拖启动发动机1。现有的燃油发电机组通常都是通过发动机1上的启动马达带起启动齿轮来启动发动机1，这样导致燃油发电机组整体较重，本实施例中设置反拖启动电路35，通过磁电机2来反拖启动发动机1，从而取消了发动机1上的启动马达和启动齿轮，有利于移动式油电混合供电系统朝着轻量化方向发展。反拖启动具体过程如下：

第一MCU44控制DC-DC变换电路41工作，DC-DC变换电路41将电池包供电单元5输出的直流电进行升压后输出至DC-AC逆变电路，同时，第二MCU34控制DC-AC逆变电路32和反拖启动电路35工作，DC-AC逆变电路32将DC-DC变换电路41输出的直流电转变为三相交流电，反拖启动电路35将DC-AC逆变电路32输出的交流电进行转换后输出至磁电机2的定子绕组，磁电机2的定子绕组通电后产生旋转磁矩使磁电机2的转子旋转，从而带动发动机1旋转，同时，磁电机2输出脉冲电压为点火器8供电，第二MCU34获取温度传感器9采集的发动机1缸温信息，根据缸温信息来控制风门步进电机10和油门步进电机11工作，调节风门开度和油门开度，实现反拖启动发动机1。

本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (8)

1.一种油电混合供电系统，其特征在于，包括发动机、磁电机、主控制器、直流控制器以及电池包供电单元，所述主控制器包括AC-DC整流电路和DC-AC逆变电路，所述直流控制器包括DC-DC变换电路和充电控制电路，其中，

所述发动机与所述磁电机传动连接以驱动所述磁电机输出三相交流电；

所述AC-DC整流电路的输入端与所述磁电机连接，所述AC-DC整流电路的输出端与所述DC-AC逆变电路的输入端连接；

所述电池包供电单元的充电端与所述充电控制电路的控制端连接，所述充电控制电路的电源输入端与所述AC-DC整流电路的输出端连接；所述电池包供电单元的供电端与所述DC-DC变换电路的输入端连接，所述DC-DC变换电路的输出端与所述DC-AC逆变电路的输入端连接；

所述AC-DC整流电路用于对所述磁电机的输出进行整流，所述DC-AC逆变电路用于将所述AC-DC整流电路和/或所述DC-DC变换电路的输出转换为交流电而作为所述油电混合供电系统的交流输出，所述DC-DC变换电路用于将所述电池包供电单元输出的直流电压进行升压而输入至所述DC-AC逆变电路，所述充电控制电路用于将所述AC-DC整流电路的输出进行降压而为所述电池包供电单元充电。

2.根据权利要求1所述的油电混合供电系统，其特征在于，所述电池包供电单元包括第一电池包和第二电池包，所述第一电池包和第二电池包的充电端分别与所述充电控制电路的控制端连接，所述第一电池包和第二电池包的供电端分别与所述DC-DC变换电路的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的油电混合供电系统，其特征在于，所述直流控制器还包括第一通讯电路和第一MCU，所述主控制器还包括第二通讯电路和第二MCU；

所述第一电池包和第二电池包的信号端、所述第一MCU以及所述第二通讯电路分别与所述第一通讯电路通信连接，所述DC-DC变换电路和所述充电控制电路分别与所述第一MCU通信连接，所述第二通讯电路和所述DC-AC逆变电路分别与所述第二MCU通信连接。

4.根据权利要求3所述的油电混合供电系统，其特征在于，所述直流控制器还包括直流转换电路，所述直流转换电路的电源输入端与所述DC-DC变换电路的输出端连接，所述直流转换电路的第一输出端与所述第一MCU连接，所述直流转换电路的第二输出端与所述第二MCU连接，所述直流转换电路的第三输出端用于为直流负载供电。

5.根据权利要求4所述的油电混合供电系统，其特征在于，还包括面板控制器，所述面板控制器包括用于为交流负载供电的交流插座和用于为直流负载供电的直流插座，所述交流插座的电源输入端与所述DC-AC逆变电路的输出端连接，所述直流插座的电源输入端与所述直流转换电路的第三输出端连接。

6.根据权利要求5所述的油电混合供电系统，其特征在于，所述面板控制器还包括第三通讯电路和第三MCU，所述第二通讯电路和所述第三MCU分别与所述第三通讯电路通信连接，所述第三MCU的电源输入端与所述直流转换电路的第三输出端连接。

7.根据权利要求6所述的油电混合供电系统，其特征在于，还包括LCD数显表，所述LCD数显表与所述第三通讯电路通信连接，所述LCD数显表的电源输入端与所述直流转换电路的第三输出端连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的油电混合供电系统，其特征在于，所述主控制器还包括反拖启动电路，所述反拖启动电路的输入端与所述DC-AC逆变电路的输出端连接，所述反拖启动电路的输出端与所述磁电机的定子绕组连接，所述反拖启动电路用于为所述磁电机的定子绕组提供三相交流电驱动所述磁电机旋转，以通过所述磁电机反拖启动所述发动机。

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