CN220594658U - 一种增程器系统功率控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种增程器系统功率控制装置；涉及发动机领域，解决单一的欠压点启动增程器系统工作导致的发电功率与用电功率不匹配的问题，控制器接收到电压比较输出电路的输出信号，则可以根据当前的电压比较输出电路判断出当前的电池电压状态，基于当前欠压等级对增程器的发电功率和驱动系统用电功率进行调整，欠压值越小，则将电压节点向越大的电压调整，对应越大的发电功率以及越小的需求功率。解决单一的欠压点启动增程器系统工作及固定的发电功率输出导致的发电功率与用电功率不匹配的问题。

Description

一种增程器系统功率控制装置

技术领域

本实用新型涉及发动机领域，特别是涉及一种增程器系统功率控制装置。

背景技术

增程式宽体车是指一种具有增程能力且具有宽体车身设计的车辆。通常采用混合动力或纯电动动力系统，其中包括一个电池组或燃料电池作为主要能源，以提供车辆的驱动力。此外，它还配备了一个增程器系统，用于为电池组充电或直接提供动力，以延长车辆的续航里程。当电池电压下降到预设欠压点时，增程器系统启动，燃油发动机或燃料电池驱动发电机工作，发电机会将机械能转化为电能。这些电能可以直接供给电动车的电动机进行驱动，或者用于给电池组充电。

因为增程器系统和驱动系统是两套系统，在实际使用中，车辆的用电功率可能低于发电机的发电功率，这将导致发电功率过剩，一部分电能可能无法得到充分利用；相反的，增程器系统的发电机也可能无法满足车辆的最大负载需求，导致发电功率与用电功率存在不匹配情况，致使系统的功率失配。

由此可见，如何解决单一的欠压点启动增程器系统工作导致的发电功率与用电功率不匹配的问题，是本领域人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种增程器系统功率控制装置，解决单一的欠压点启动增程器系统工作导致的发电功率与用电功率不匹配的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种增程器系统功率控制装置，包括：

电压采样电路、多个电压比较输出电路、控制器；

电压采样电路的输入端与电池母线的输出端连接；电压采样电路的输出端分别与多个电压比较输出电路连接，多个电压比较输出电路的输出端与控制器连接；控制器与发电机控制器、驱动系统控制器连接。

可选的，上述增程器系统功率控制装置中，电压比较输出电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第一运算放大器、光耦；

电压采样电路的输出端与第一运算放大器的反相输入端连接；第一运算放大器的非反相输入端与第一电阻的第一端、第二电阻的第一端、第三电阻的第一端连接；第一电阻的第二端接供电电源，第二电阻的第二端接地；第一运算放大器的输出端与第三电阻的第二端、第四电阻的第一端、光耦的负极连接；第四电阻的第二端、光耦的正极接电源；光耦的集电极通过第一电容与光耦的发射极连接，光耦的发射极接地，光耦的集电极作为电压比较输出电路的输出端。

可选的，上述增程器系统功率控制装置中，电压采样电路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二运算放大器；

电池母线的第一端通过第五电阻连接至第二运算放大器的反相输入端，电池母线的第二端通过第六电阻连接至第二运算放大器的非反相输入端，第二运算放大器的反相输入端通过第七电阻连接至第二运算放大器的输出端，第二运算放大器的输出端作为电压采样电路的输出端。

可选的，上述增程器系统功率控制装置中，电压比较输出电路还包括：第八电阻；

光耦的正极通过第八电阻接电源。

可选的，上述增程器系统功率控制装置中，电压比较输出电路还包括：第九电阻、发光二极管；

光耦的集电极与发光二极管的负极连接，发光二极管的正极接电源，第九电阻与发光二极管并联。

可选的，上述增程器系统功率控制装置中，电压采样电路还包括：第二电容、第三电容；

第二电容并联在电池母线的第一端与接地端之间，第三电容并联在电池母线的第二端与接地端之间。

可选的，上述增程器系统功率控制装置中，电压采样电路还包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第十电阻；

第二运算放大器的反相输入端与第一二极管正极、第二二极管负极、第三二极管负极连接；第一二极管负极通过第十电阻接地，第二二极管负极与第二运算放大器的非反相输入端连接，第三二极管正极接地；第二运算放大器的非反相输入端与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极接地。

可选的，上述增程器系统功率控制装置中，还包括：存储器；

存储器与控制器连接。

本实用新型所提供的增程器系统功率控制装置，包括：电压采样电路、多个电压比较输出电路、控制器；电压采样电路的输入端与电池母线的输出端连接；电压采样电路的输出端分别与多个电压比较输出电路连接，多个电压比较输出电路的输出端与控制器连接；控制器与发电机控制器、驱动系统控制器连接。电压采样电路用于采集电池母线电压，并将采集到的电压发送至各电压比较输出电路。电压比较输出电路用于比较两个输入电压，并产生相应的输出信号。控制器接收到电压比较输出电路的输出信号，则可以根据当前的电压比较输出电路判断出当前的电池电压状态，基于当前欠压等级对增程器的发电功率和驱动系统用电功率进行调整，欠压值越小，则将电压节点向越大的电压调整，对应越大的发电功率以及越小的需求功率。解决单一的欠压点启动增程器系统工作及固定的发电功率输出导致的发电功率与用电功率不匹配的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，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为本申请实施例提供的一种增程器系统功率控制装置的示意图；

图2为本申请实施例提供的一种增程器系统功率控制装置的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。

本实用新型的核心是提供一种增程器系统功率控制装置。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

增程器一般指能够提供额外的电能，从而使电动汽车能够增加行驶里程的电动汽车零部件，传统意义上的增程器指发动机与发电机的组合。增程式电动汽车是一种在电池电量不足的情况下使用其它能源(如汽油)进行电能补给的电动汽车。电动汽车主要工作特点(理念)是大多数情况下(大概率)工作在纯电动模式，少数情况(小概率)下工作在增程模式，即增程器产生的电能通过电瓶供给电机驱动，同时还可供给电池充电。

增程器系统会不断监测电动车的电池电量。当电池电量下降到一定程度时，增程器系统会启动。燃油发动机或燃料电池驱动发电机工作，发电机会将机械能转化为电能。这些电能可以直接供给电动车的电动机进行驱动，或者用于给电池组充电。通过增程器系统的工作，电动车的续航里程得到延长。当电池电量再次充足或驱动需求结束时，增程器系统会停止运行。

当增程器系统运行时，发电机可能会产生比实际使用功率更多的电能。在这种情况下，多余的电能可以用于充电电池，以便在未来使用。另一方面，增程器系统的发电功率可能不足以满足电动车的实际使用需求，车辆可能无法获得足够的动力来满足驾驶需求，导致性能下降或续航里程受限。由于控制器始终是在一个固定的欠压点启动增程器系统工作，控制其以固定的发电功率输出，不能结合当前的用电需求进行调节，导致发电功率与用电功率不匹配。

为了解决发电功率与用电功率不匹配的问题，本申请实施例提供一种增程器系统功率控制装置，图1为本申请实施例提供的一种增程器系统功率控制装置的示意图，如图1所示，包括：

电压采样电路11、多个电压比较输出电路12、控制器13；

电压采样电路11的输入端与电池母线的输出端连接；电压采样电路11的输出端分别与多个电压比较输出电路12连接，多个电压比较输出电路12的输出端与控制器13连接；控制器13与发电机控制器14、驱动系统控制器15连接。

本实施例提到的驱动系统指的是用于提供车辆动力的系统。在电动车辆中，驱动系统通常由电动机和电池组成。电池作为能量存储装置，提供电能给电动机，驱动车辆运动。驱动系统的用电功率取决于驱动需求和电动机的效率。具体地，根据油门状态和降低的功率需求，控制系统可以实时调整扭矩值，这可以通过控制电机或发动机的输出扭矩来实现，以适应降低的驱动需求。

本实施例提到的发电机控制器14指的是增程器系统的发电机，不限制发电机的类型，可以是汽油、柴油、天然气或甲醇等燃油发电机，也可以是燃料电池。

本实施例中电压采样电路11用于采集电池母线电压，并将采集到的电压发送至各电压比较输出电路12。电压比较输出电路12用于比较两个输入电压，并产生相应的输出信号。电压比较输出电路12具体地用于比较电压采样电路11发送的电池电压值与参考电压值，输出信号可以是逻辑高电平(通常表示输入电压大于参考电压)或逻辑低电平(通常表示输入电压小于参考电压)。具体地，当电池电压值低于参考电压值时输出信号。本实施例中，电压比较输出电路12的数量为多个，则可以设置多个参考电压值，即欠压点。

控制器13接收到电压比较输出电路12的输出信号，则可以判断出当前的电池电压状态，以选择对应的调整方案。具体的控制方案为控制发电机控制器14的发电功率、及控制驱动系统控制器15的用电功率。不同的电池电压对应的增程器发电以及驱动系统需求的用电功率不一样，较高的电池电压对应的增程器发电功率小、同时驱动系统需求功率大，同时，较低的电池母线电压对应的增程器发电功率大、同时驱动系统需求功率小，这样是为了避免在电池电压低时发电功率低于用电功率。

示例性的，电池电压额定电压为620V，电压比较输出电路12的数量为3个，欠压点的参考电压分别为580V、550V、500V；当电压低于580V时，增程器的发电功率较小提升、驱动系统的用电功率较小降低；当电压低于550V时，增程器的发电功率较高提升、驱动系统的用电功率较大降低；当电压低于550V时，增程器的发电功率最高提升、驱动系统的用电功率最大降低。对于参考电压的划分等级及数量，发电功率、用电功率的调整幅度比例或具体数值，则根据实际的使用环境具体设定，本实施例不作具体限制。

通过本申请提供的增程器系统功率控制装置，包括：电压采样电路11、多个电压比较输出电路12、控制器13；电压采样电路11的输入端与电池母线的输出端连接；电压采样电路11的输出端分别与多个电压比较输出电路12连接，多个电压比较输出电路12的输出端与控制器13连接；控制器13与发电机控制器14、驱动系统控制器15连接。电压采样电路11用于采集电池母线电压，并将采集到的电压发送至各电压比较输出电路12。电压比较输出电路12用于比较两个输入电压，并产生相应的输出信号。控制器13接收到电压比较输出电路12的输出信号，则可以根据当前的电压比较输出电路12判断出当前的电池电压状态，以选择对应的控制发电机控制器14的发电功率、及控制驱动系统控制器15的用电功率的调整方案，解决单一的欠压点启动增程器系统工作及固定的发电功率输出导致的发电功率与用电功率不匹配的问题。

根据上述实施例，本实施例提供一种具体的方案，图2为本申请实施例提供的一种增程器系统功率控制装置的电路图，如图2所示，上述增程器系统功率控制装置中电压比较输出电路12包括：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容C1、第一运算放大器U1、光耦OP1；

电压采样电路11的输出端与第一运算放大器U1的反相输入端连接；第一运算放大器U1的非反相输入端与第一电阻R1的第一端、第二电阻R2的第一端、第三电阻R3的第一端连接；第一电阻R1的第二端接供电电源+VDD，第二电阻R2的第二端接地；第一运算放大器U1的输出端与第三电阻R3的第二端、第四电阻R4的第一端、光耦OP1的负极连接；第四电阻R4的第二端、光耦OP1的正极接电源；光耦OP1的集电极通过第一电容C1与光耦OP1的发射极连接，光耦OP1的发射极接地，光耦OP1的集电极作为电压比较输出电路12的输出端。

本实施例中，第一电阻R1、第二电阻R2构成分压电路，则通过调整第一电阻R1、第二电阻R2的阻值大小可设置不同的参考电压值；第一运算放大器U1作为比较器，比较电池电压值与参考电压值的大小，当电池电压值小于参考电压值，运算放大器输出逻辑低电平，光耦OP1的发光二极管导通发光，光敏三极管导通，集电极输出电流信号；通过光的作用，光耦OP1实现了输入信号与输出信号之间的电隔离，保护电路或设备免受输入信号的干扰、电噪声或高电压的影响。在图2中显示了3个电压比较输出电路12，仅作示例，具体的电压比较输出电路12数量可根据实际需要设置。

另外，具体地，电压比较输出电路12还包括：第八电阻R8；

光耦OP1的正极通过第八电阻R8接电源。

第八电阻R8为光耦OP1发光度调节电阻，用于调节光耦OP1输出光强度的电阻。通过调节光耦OP1发光度调节电阻的阻值，可以改变光耦OP1的发光二极管的工作电流。发光强度与工作电流成正比关系，因此通过增大或减小发光度调节电阻的阻值，可以使光耦OP1的发光二极管的工作电流增大或减小，从而实现对输出光强度的调节。

另外，具体地，为了使工作人员清楚直观地了解当前的电池电压状态，电压比较输出电路12还包括：第九电阻R9、发光二极管D1；

光耦OP1的集电极与发光二极管D1的负极连接，发光二极管D1的正极接电源，第九电阻R9与发光二极管D1并联。

当光耦OP1导通时，发光二极管D1发光，显示当前的电池电压状态。

根据上述实施例，本实施例提供一种具体的方案，如图2所示，电压采样电路11包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第二运算放大器U2；

电池母线的第一端L+通过第五电阻R5连接至第二运算放大器U2的反相输入端，电池母线的第二端L-通过第六电阻R6连接至第二运算放大器U2的非反相输入端，第二运算放大器U2的反相输入端通过第七电阻R7连接至第二运算放大器U2的输出端，第二运算放大器U2的输出端作为电压采样电路11的输出端。

通过这种连接方式，第二运算放大器U2可以将电池母线的电压差放大，并输出一个与输入电压差成比例的电压信号。通过调整第七电阻R7和第五电阻R5的比例，可以设置放大倍数。通过差分放大器电路连接方式，使用运算放大器对电压母线进行电压采样。

另外，具体地，电压采样电路11还包括：第二电容C2、第三电容C3；

第二电容C2并联在电池母线的第一端L+与接地端之间，第三电容C3并联在电池母线的第二端L-与接地端之间。

连接电容在两个母线与接地端之间的作用是为了滤除高频噪声和稳定采样信号。

另外，具体地，电压采样电路11还包括：第一二极管VD1、第二二极管VD2、第三二极管VD3、第四二极管VD4、第十电阻R10；

第二运算放大器U2的反相输入端与第一二极管VD1正极、第二二极管VD2负极、第三二极管VD3负极连接；第一二极管VD1负极通过第十电阻R10接地，第二二极管VD2负极与第二运算放大器U2的非反相输入端连接，第三二极管VD3正极接地；第二运算放大器U2的非反相输入端与第四二极管VD4的负极连接，第四二极管VD4的正极接地。

第二二极管VD2在电池母线之间可以将母线的电压降低一个固定的值，从而确保运算放大器的输入电压在合适的范围内。

第一二极管VD1防止母线电压超过运算放大器的供电范围或工作范围。当母线电压超过二极管的正向压降时，二极管会导通，将多余的电压分流到地，以保护运算放大器不受损坏。

具体地，第三二极管VD3、第四二极管VD4为稳压二极管。防止母线电压超过运算放大器的供电范围或工作范围。当母线电压超过稳压二极管的反向击穿电压时，稳压二极管会导通，将多余的电压分流到地，以保护运算放大器不受损坏。

根据上述实施例，本实施例还提供一种优选方案，还包括：存储器；

存储器与控制器13连接。

存储器与控制器13连接，接收到欠压信号及采取的对应的控制策略可记录在存储器中，方便工作人员查询。

以上对本实用新型所提供的增程器系统功率控制装置进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。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原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种增程器系统功率控制装置，其特征在于，包括：

电压采样电路(11)、多个电压比较输出电路(12)、控制器(13)；

所述电压采样电路(11)的输入端与电池母线的输出端连接；所述电压采样电路(11)的输出端分别与多个所述电压比较输出电路(12)连接，多个所述电压比较输出电路(12)的输出端与所述控制器(13)连接；所述控制器(13)与发电机控制器(14)、驱动系统控制器(15)连接。

2.根据权利要求1所述的增程器系统功率控制装置，其特征在于，所述电压比较输出电路(12)包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第一运算放大器、光耦；

所述电压采样电路(11)的输出端与所述第一运算放大器的反相输入端连接；所述第一运算放大器的非反相输入端与所述第一电阻的第一端、所述第二电阻的第一端、所述第三电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端接供电电源，所述第二电阻的第二端接地；所述第一运算放大器的输出端与所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端、所述光耦的负极连接；所述第四电阻的第二端、所述光耦的正极接电源；所述光耦的集电极通过所述第一电容与所述光耦的发射极连接，所述光耦的发射极接地，所述光耦的集电极作为所述电压比较输出电路(12)的输出端。

3.根据权利要求1所述的增程器系统功率控制装置，其特征在于，所述电压采样电路(11)包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第二运算放大器；

所述电池母线的第一端通过所述第五电阻连接至所述第二运算放大器的反相输入端，所述电池母线的第二端通过所述第六电阻连接至所述第二运算放大器的非反相输入端，所述第二运算放大器的反相输入端通过所述第七电阻连接至所述第二运算放大器的输出端，所述第二运算放大器的输出端作为电压采样电路(11)的输出端。

4.根据权利要求2所述的增程器系统功率控制装置，其特征在于，所述电压比较输出电路(12)还包括：第八电阻；

所述光耦的正极通过所述第八电阻接电源。

5.根据权利要求2所述的增程器系统功率控制装置，其特征在于，所述电压比较输出电路(12)还包括：第九电阻、发光二极管；

所述光耦的集电极与所述发光二极管的负极连接，所述发光二极管的正极接电源，所述第九电阻与所述发光二极管并联。

6.根据权利要求3所述的增程器系统功率控制装置，其特征在于，所述电压采样电路(11)还包括：第二电容、第三电容；

所述第二电容并联在所述电池母线的第一端与接地端之间，所述第三电容并联在所述电池母线的第二端与接地端之间。

7.根据权利要求3所述的增程器系统功率控制装置，其特征在于，所述电压采样电路(11)还包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第十电阻；

所述第二运算放大器的反相输入端与所述第一二极管正极、所述第二二极管负极、所述第三二极管负极连接；所述第一二极管负极通过所述第十电阻接地，所述第二二极管负极与所述第二运算放大器的非反相输入端连接，所述第三二极管正极接地；所述第二运算放大器的非反相输入端与所述第四二极管的负极连接，所述第四二极管的正极接地。

8.根据权利要求1所述的增程器系统功率控制装置，其特征在于，还包括：存储器；

所述存储器与所述控制器(13)连接。