專利名稱：一種混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及交通工具領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)是一種混合動(dòng)力車發(fā)電貯能 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)LPG或CNG公交巴士的發(fā)動(dòng)機(jī)，使用的是用大功率柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)改裝的發(fā)動(dòng)機(jī)，普遍存在油耗高的問(wèn)題.而汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的性能與燃汽發(fā) 動(dòng)機(jī)的要求非常相似，因此在一些小型車輛的改造中獲得很好的經(jīng)濟(jì)效 益。但對(duì)大型公交車車輛的動(dòng)力要求，目前的汽油機(jī)功率明顯偏小。
在混合動(dòng)力車領(lǐng)域，用內(nèi)燃機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電后用電能的方式傳送 給車輛來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和車輛運(yùn)行，這種方式是存在有多種，但都存在著轉(zhuǎn) 換效率低或成本高的問(wèn)題，主要原因是發(fā)電機(jī)和貯能器的效率低。在混 合動(dòng)力車中為了保持較高的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率，發(fā)動(dòng)機(jī)定速發(fā)電的方案已 逐步淘汰，這是因?yàn)檐囕v在運(yùn)行中消耗的功率變化非常大，定速發(fā)電在輕 載時(shí)效率很低。而目前現(xiàn)有的產(chǎn)品中，變速發(fā)電方案分別采用了異步發(fā) 電機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)和同步勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，其中異步發(fā)電機(jī)和永磁同步 發(fā)電機(jī)在變速工況發(fā)電必需要配備一臺(tái)同樣功率大小的變流器或變頻器， 不僅價(jià)值不菲，同時(shí)還存在著發(fā)電機(jī)參數(shù)在大的變速狀態(tài)下效率降低的 問(wèn)題，同時(shí)還存在變流器或變頻器的效率損耗。同步勵(lì)磁發(fā)電機(jī)不僅體 積重量比永磁同步發(fā)電機(jī)大得多，相應(yīng)效率也低得多。另外在現(xiàn)有的貯能 部件中一般采用電池，電池在電能的存取過(guò)程中都要產(chǎn)生化學(xué)變化，特 別是在混合動(dòng)力車中作為貯能的電池組充放電電流非常大，由于電池內(nèi) 阻較高，電流越大轉(zhuǎn)換效率越低，電池壽命也越短，這也是目前普遍存的 問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種可提高發(fā)電機(jī)的效率，顯著降低油耗 和廢汽排放，效率高、成本低的混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)。該系統(tǒng)最明 顯的特點(diǎn)是使用了兩項(xiàng)非常有效的節(jié)能技術(shù):一種是能在高速和低速都能獲得高效率的雙速永磁同步發(fā)電機(jī)，還有能顯著提高能量回收效率的 超級(jí)電容貯能器，相對(duì)電池來(lái)比較優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)阻低，電流轉(zhuǎn)換效率高，使用 壽命長(zhǎng)的理想貯能部件。
本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。 一種混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)，包括動(dòng)力車發(fā)動(dòng)機(jī)l、永磁同步發(fā)電
機(jī)2、動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，其特征在于所述永磁同步發(fā)電機(jī)設(shè)有高速繞 組與低速繞組兩路繞組，且分別在輕負(fù)荷低速區(qū)和重負(fù)荷高速區(qū)發(fā)電用， 高速繞組與低速繞組通過(guò)一發(fā)電控制器檢測(cè)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀況實(shí)行自動(dòng)轉(zhuǎn) 換，動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)電機(jī)3由一電機(jī)控制器6來(lái)控制。
所述發(fā)電控制器4與電機(jī)控制器6之間設(shè)有大功率小容量的超級(jí)電 容貯能器5，該貯能電容用來(lái)貯存車輛減速和制動(dòng)時(shí)回收的慣性能，來(lái)自 發(fā)電機(jī)2的電能大部分不經(jīng)貯能電容5而直接經(jīng)電機(jī)控制器6來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng) 力車驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以減少電能在充放電過(guò)程中的損失。
所述永磁同步發(fā)電機(jī)采用"Y"型接法，低速發(fā)電時(shí)永磁同步發(fā)電機(jī) 的兩組線圈為串連接法，引出的輸出線共6個(gè)端子，分別輸出低速繞組和 高速繞組的三相線圈端子。
所述高速繞組與低速繞組的自動(dòng)轉(zhuǎn)換設(shè)有一高低速繞組轉(zhuǎn)換電路， 轉(zhuǎn)換電路包括一高壓真空開(kāi)關(guān)的一對(duì)觸點(diǎn)或一高壓電子開(kāi)關(guān)與三相整流 橋電路。
所述發(fā)電控制器為一直接整流方式的控制器，內(nèi)設(shè)有速度電壓控制 器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊、發(fā)電機(jī)ECU、提供信號(hào)給速度電壓控制器的內(nèi) 電壓采樣比較器與速度采樣比較器、控制高低速繞組轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) 的繼電器控制模塊及提供采樣信號(hào)的比較器。
所述永磁同步發(fā)電機(jī)的低高速繞組與低速繞組分別經(jīng)ZL1和ZL2三 相整流輸出，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速時(shí)，高速繞組由于線圈匝數(shù)少感應(yīng)電 壓低，因此ZL2沒(méi)有電流輸出。低速繞組匝數(shù)較多而且是與高速繞組串 連在一起，因此能輸出足夠高的電壓經(jīng)ZL1整流后輸出電說(shuō)先給超級(jí)電容 貯能充電，使貯能器的電壓達(dá)到圖4所示的數(shù)值，為車輛首次起步加速 貯備能量，需要特別說(shuō)明的是:貯能電容器只是車輛每天首次起步時(shí)需要 補(bǔ)充較多的電量，正常運(yùn)行后很少需要通過(guò)發(fā)電機(jī)來(lái)補(bǔ)充電量，電能的補(bǔ) 充主要是通過(guò)回收車輛減速式制動(dòng)的慣性動(dòng)能。ZL1輸出僅供車輛低速小功率運(yùn)行時(shí)發(fā)電用；當(dāng)車輛進(jìn)入加速重負(fù)荷工況,發(fā)電控制器通過(guò)對(duì)車速 和負(fù)荷的設(shè)定值即采樣腳踏控制器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的給定值，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的油 門(mén)給定值增大，同時(shí)斷開(kāi)高壓真空開(kāi)關(guān)，隔斷ZL1輸出的高電壓，發(fā)動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速迅速升高至高轉(zhuǎn)速區(qū)，此時(shí)ZL2的電壓值升高，高速繞組輸出大的 電流并直接輸送給電機(jī)控制器的變頻器部分，給電機(jī)提供大的驅(qū)動(dòng)電流。 其過(guò)程發(fā)電控制器對(duì)貯能電容電壓、車速不斷采樣，并通過(guò)控制電路形 成的負(fù)反饋來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，維持貯能電容上的電壓值符合圖4的曲 線變化。
所述發(fā)電控制器可實(shí)現(xiàn)整流和預(yù)充電路。 所述發(fā)電控制器可通過(guò)檢測(cè)車速來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。 所述動(dòng)力車發(fā)動(dòng)機(jī)為小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。
1、 本實(shí)用新型永磁同步發(fā)電機(jī)為雙速永磁同步發(fā)電機(jī)，兩組線圈輸 出，分別在發(fā)動(dòng)機(jī)低轉(zhuǎn)速小功率區(qū)和高轉(zhuǎn)速大功率區(qū)工作，使發(fā)動(dòng)機(jī)在兩 個(gè)不同的區(qū)域都工作在高效率區(qū)，提高了發(fā)電機(jī)的效率，顯著降低了油 耗和廢汽排放，由于具有可自由轉(zhuǎn)換的低轉(zhuǎn)速小功率繞組和高轉(zhuǎn)速大功 率繞組，其效率比一個(gè)繞組的變速發(fā)電永磁同步電機(jī)為高，燃油效率的提 高對(duì)混合動(dòng)力車具有重大意義，因此本實(shí)用新型具有效率高成本低的優(yōu) 點(diǎn)。發(fā)電機(jī)三相輸出繞組的轉(zhuǎn)換只需一對(duì)觸點(diǎn)的高壓真空開(kāi)關(guān)或者是一 個(gè)IGBT模塊組成的電子開(kāi)關(guān),結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠,整流效率遠(yuǎn)高于用變流器或
變頻器。
2、 發(fā)動(dòng)機(jī)使用小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)，不僅降低了發(fā)動(dòng)機(jī)成本，更重要的是 大幅降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗和噪音，根據(jù)試驗(yàn)樣車長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行試驗(yàn)， 燃料節(jié)省率超過(guò)30%,經(jīng)濟(jì)效益明顯。
3、 用超級(jí)電容做貯能器，具有低內(nèi)阻高功率的特性，在電流的充放 電過(guò)程中主要是電荷移動(dòng)的物理反應(yīng)，由于內(nèi)阻低充放電效率比電池高， 因此在本實(shí)用新型用超級(jí)電容做貯能器有明顯的優(yōu)勢(shì)；相對(duì)電池來(lái)比較， 提高了貯能器的能量回收效率和加速時(shí)的輸出功率，顯著減少了貯能器 的體積和重量，同時(shí)貯能電容的壽命也比電池更長(zhǎng)，因此具有明顯經(jīng)濟(jì)效
益o
4、 發(fā)電控制器由于是直接整流方式,成本比用變流器或變頻器低得多。


圖1為本實(shí)用新型混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)示意圖2為本實(shí)用新型混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)永磁同步發(fā)電和電機(jī)驅(qū)動(dòng)方 框圖3為本實(shí)用新型混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)之驅(qū)動(dòng)功率與車速特性曲線 圖4為本實(shí)用新型混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)之貯能電容電壓與車速的變 化曲線圖5為本實(shí)用新型混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)之小功率發(fā)動(dòng)機(jī)特性曲線本 實(shí)用新型也適用于其他型號(hào)和不同特性曲線的發(fā)動(dòng)機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)作進(jìn)一步詳細(xì) 描述。
如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng):包括動(dòng)力 車發(fā)動(dòng)機(jī)1、永磁同步發(fā)電機(jī)2、動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，永磁同步發(fā)電機(jī)2 設(shè)有高速繞組與低速繞組兩路繞組，且分別在輕負(fù)荷低速區(qū)和重負(fù)荷高 速區(qū)發(fā)電用，高速繞組與低速繞組通過(guò)一發(fā)電控制器4檢測(cè)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行 狀況實(shí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換。動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)電機(jī)3由電機(jī)控制器6控制，在發(fā)電控 制器4與電機(jī)控制器6之間設(shè)有大功率小容量的貯能電容5，貯能電容5 用來(lái)貯存車輛減速和制動(dòng)時(shí)回收的慣性動(dòng)能。來(lái)自發(fā)電機(jī)2的電能大部 分不經(jīng)貯能電容而直接經(jīng)電機(jī)控制器6來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)電機(jī)3,以減少 電能在充放電過(guò)程中的損失。其中永磁同步發(fā)電機(jī)2的低速繞組和高速 串連連接并采用"Y"型接法。低速發(fā)電時(shí)永磁同步發(fā)電機(jī)2的兩組線圈 為串連接法，引出的輸出線共6個(gè)端子，分別輸出低速繞組和高速繞組的 三相線圈端子。高速繞組與低速繞組的自動(dòng)轉(zhuǎn)換設(shè)有一高低速繞組轉(zhuǎn)換 電路，轉(zhuǎn)換電路包括一高壓真空開(kāi)關(guān)的一對(duì)觸點(diǎn)或一高壓電子開(kāi)關(guān)與三 相整流橋電路。動(dòng)力車發(fā)動(dòng)機(jī)1可以是小功率的燃汽發(fā)動(dòng)機(jī)或其他燃料 發(fā)動(dòng)機(jī)。
其中發(fā)電控制器的功能可實(shí)現(xiàn)了以下功能其一整流和預(yù)充電路貯能電容在首次使用或完全放電后的電壓接 近零伏，因?yàn)殡娙莸膬?nèi)阻極低，對(duì)發(fā)電機(jī)相當(dāng)于負(fù)載短路，因此需要對(duì)電 容進(jìn)行首次預(yù)充電，方法是用市電交流電源通過(guò)電容C限流，再經(jīng)ZL3整 流后給貯能電容器充電。在平時(shí)車輛每天的行駛中，是不需要進(jìn)行預(yù)充的， 因?yàn)橘A能電容的自放電很低，每天首次發(fā)動(dòng)車輛時(shí)電壓都會(huì)保持在電機(jī) 控制器的正常工作范圍，除非車輛要維修需長(zhǎng)時(shí)間停放電壓才會(huì)低至電 機(jī)控制器的正常工作電壓值以下，這時(shí)才需要通過(guò)市電預(yù)充電。
其二可通過(guò)檢測(cè)車速來(lái)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率。如圖3，為了保障 低速起動(dòng)時(shí)的大扭矩，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)功率在0-22km/h段呈線性上升趨勢(shì)并 在電機(jī)的基頻點(diǎn)達(dá)到峰值，然后隨著車速上升而遂漸下降，直至與發(fā)電 機(jī)輸出功率相接近，這樣做的好處是有效地利用了貯能電容貯存的能量， 與圖4的jJC能電容電壓與車速的變化曲線圖配合，可以獲得很好的控制效 果和電量控制精度。發(fā)動(dòng)機(jī)高速發(fā)電時(shí)ZL1會(huì)輸出超過(guò)電容器額定工作 電壓數(shù)倍的直流電壓，但由于高壓真空開(kāi)關(guān)呈斷開(kāi)狀態(tài)，因此不會(huì)有電流 輸出。車輛在下坡，停車,制動(dòng)等不需要功率的情況下，ECU控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn) 入怠速狀態(tài),維持最低的燃油消耗。根據(jù)上述原理，發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)無(wú)論 是空載、輕載或重載時(shí)，始終運(yùn)行在效率較高的工況。
其中永磁同步發(fā)電機(jī)2有兩個(gè)串連的繞組，其中高速繞組電流大，低 速繞組電流小，其原理是低速時(shí)兩個(gè)繞組串連連接提高輸出電壓，高 速時(shí)僅用大電流的高速繞組，此時(shí)低速繞組雖然產(chǎn)生更高的電壓，由于Kl 真空開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)而隔離過(guò)高的電壓。
永磁同步發(fā)電機(jī)的效率較其他類型的發(fā)電機(jī)高，但用在變速發(fā)電的 場(chǎng)合就必需采用變頻控制逆變技術(shù)將交流電流轉(zhuǎn)換成直流，這顯然增加 了系統(tǒng)的成本，同時(shí)相對(duì)比本文直接用三相全橋整流電路，也降低了發(fā)電 轉(zhuǎn)換效率。本文是根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的萬(wàn)有曲線選擇兩個(gè)工作點(diǎn)， 一個(gè)是車輛低 負(fù)荷區(qū)的低速區(qū),這時(shí)發(fā)電機(jī)繞組是串聯(lián)起來(lái)的，使發(fā)電機(jī)在低轉(zhuǎn)速仍然 能夠輸出足夠高的電壓給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用。車輛在加速過(guò)程中消耗的功率 明顯增加，這時(shí)高壓真空開(kāi)關(guān)Kl將ZL1輸出斷開(kāi)，ECU控制發(fā)動(dòng)機(jī)提速至 高速區(qū)，輸出大的電流給驅(qū)動(dòng)電機(jī)。合理地選擇低速和高速區(qū)，可明顯提 高燃油的經(jīng)濟(jì)性。
高低速繞組的轉(zhuǎn)換:發(fā)電控制器通過(guò)檢測(cè)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀況，自動(dòng)轉(zhuǎn)換高低速繞組。具體實(shí)施的方法是永磁同步發(fā)電機(jī)的高低壓繞組分制經(jīng)ZL1 和ZL2三相整流輸出，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低轉(zhuǎn)速時(shí)，由于ZL1的輸出電壓低 于貯能電容上的電壓，因此ZL1沒(méi)有電流輸出，而發(fā)電機(jī)低速繞組是與高 速繞組串聯(lián)的，因此經(jīng)ZL1整流后的輸出電壓足夠?qū)A能電容充電.由于 低速繞組的額定電流較小，因此ZL1輸出僅供車輛低速小功率運(yùn)行時(shí)發(fā)電 用.而當(dāng)車輛進(jìn)入加速重負(fù)荷工況，由于電流消耗增大導(dǎo)致貯能電容上的 電壓值下降，經(jīng)發(fā)電控制器內(nèi)ECU通過(guò)對(duì)車速和負(fù)荷設(shè)定值即采樣腳踏控 制器驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的給定值，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的油門(mén)給定值增大，伺時(shí)關(guān)斷K1高壓 真空開(kāi)關(guān)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速迅速升高至高轉(zhuǎn)速區(qū)，此時(shí)ZL2的電壓值升高，輸 出大的電流并直接輸送給電機(jī)控制器的變頻器部分。電流的大小由ECU 對(duì)電容電壓、車速不斷采樣，并通過(guò)控制電路形成的負(fù)反饋來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速，維持電容上的電壓值的變化。
如圖4，貯能電容電壓與車速的變化曲線圖，其工作原理是車速越高 時(shí)貯能電容電壓應(yīng)越低，原因是車速越高車輛貯存的動(dòng)能越多，因此貯 能電容需要釋放更多的能量才能在車輛制動(dòng)時(shí)更有效地回收能量，如下 式
車輛回收動(dòng)能(W.HX/2GV2/3600 *K 貯能電容能量(W. H) (=1/2C (Vh2 -VI2) /3600
其中Vh為最貯能電容高電壓，VI為貯能電容最低電壓，K為動(dòng)能轉(zhuǎn) 化為電能的轉(zhuǎn)換系數(shù)，根據(jù)大量的實(shí)際試驗(yàn)，K為0. 6-0. 65之間。
如圖5是一臺(tái)典型的小功率發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有曲線圖，從它的轉(zhuǎn)速和扭矩 曲線來(lái)看,燃油的消耗率是在160Nm的區(qū)域最低，相對(duì)來(lái)說(shuō)該區(qū)域排放也 比較低，但是普通車輛在運(yùn)行中是不可能維持工作在這理想的區(qū)域。在本 文中，我們?cè)O(shè)計(jì)的雙速發(fā)電機(jī)，車輛低速或勻速小功率運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工 作在低速最佳經(jīng)濟(jì)負(fù)荷區(qū)，不同型號(hào)和性能的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)有不同的速度范 圍；車輛在加速和消耗較大功率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)迅速增速至高速大功率區(qū)，與 此同時(shí)圖2中的高壓真空開(kāi)關(guān)或電子開(kāi)關(guān)Kl斷開(kāi)，發(fā)電機(jī)輸出電流經(jīng)L2 繞組輸出大功率的直流電。
本實(shí)用新型與普通的串聯(lián)模式另一不同之處是采用了效率非常高的 貯能電容來(lái)貯存電機(jī)再生制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電能；在標(biāo)準(zhǔn)的城市工況模式,有 50%左右的能量消耗在車輛加速的動(dòng)能上，普通的公交車是在制動(dòng)時(shí)將這部分能量通過(guò)制動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)為熱量消耗了，而一般的混合動(dòng)力車也是用各 種電池來(lái)貯存電機(jī)回收的電能，但由于電池是依靠化學(xué)反應(yīng)來(lái)忙存電量， 存在著內(nèi)阻高，效率低和使用壽命短的問(wèn)題，采用高性能的貯能電容徹底 解決了這一問(wèn)題。
本實(shí)用新型的工作原理
1、 車輛發(fā)動(dòng)并處于停車狀態(tài)
這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)先怠速運(yùn)行即維持發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速， 一般在 700-800轉(zhuǎn)/分鐘，待發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱后(，其中信號(hào)取自水箱溫度傳感器，發(fā)動(dòng) 機(jī)增速至最經(jīng)濟(jì)的低速區(qū)發(fā)電，發(fā)電機(jī)輸出電流對(duì)貯能電容預(yù)充電，直至 電壓上升至貯能電容可以承受的電壓上限值時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)入怠速狀態(tài)，充 電結(jié)束，貯能電容己貯備足夠的能量給車輛加速時(shí)用。
2、 車輛起步加速 車輛起步加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)將根據(jù)電機(jī)控制器的檢測(cè)信號(hào)來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)
的轉(zhuǎn)速，電機(jī)控制器檢測(cè)和運(yùn)算當(dāng)時(shí)的貯能電容電量值和車速及駕駛員 對(duì)油門(mén)電壓的指令值，自動(dòng)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在急加速及電容器貯存的 電量相對(duì)應(yīng)的車速來(lái)比較偏低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將增速至高速大功率區(qū)，此時(shí)發(fā) 電機(jī)輸出大的電流，發(fā)動(dòng)機(jī)是按最大功率時(shí)的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)電機(jī) 同時(shí)從發(fā)電機(jī)和貯能電容獲得電能，因此完全能滿足車輛的加速功率。
3、 勻速運(yùn)行
車速達(dá)到預(yù)定值后，加速過(guò)程結(jié)束，這時(shí)由于能量的消耗顯著減少， 發(fā)電控制器將控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入低速區(qū)運(yùn)行，發(fā)電機(jī)輸出相對(duì)較小的電功 率；發(fā)電控制器的調(diào)節(jié)作用，令發(fā)電機(jī)完全可以滿足城市公交車在低速或 高速運(yùn)行的能量消耗.
4、 減速運(yùn)行
車輛遇到障礙或即將到站需要減速運(yùn)行時(shí)，駕駛員會(huì)完全松開(kāi)腳踏 油門(mén)，這時(shí)電機(jī)控制器將控制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速運(yùn)行，車輛呈滑行狀態(tài)。
5、 減速制動(dòng)
減速制動(dòng)和緊急制動(dòng)是有區(qū)別的，減速制動(dòng)的目的是控制車輛從較 高的車輛減速到較低的車速，或者是希望用較小的制動(dòng)力使車輛運(yùn)行一 段距離后再慢慢停下來(lái)，因此電機(jī)控制器可以通過(guò)制動(dòng)踏板的并關(guān)檢測(cè) 到這個(gè)信號(hào)，即時(shí)控制發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入怠速狀態(tài)，發(fā)電機(jī)沒(méi)有電流輸出，電機(jī)控制器令電機(jī)由驅(qū)動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)為發(fā)電狀態(tài)，車輛的慣性能即通過(guò)電機(jī)和電 機(jī)控制器轉(zhuǎn)為直流電流貯存在貯能電容器內(nèi)，為下一次起步加速提供能 量貯備。
6、緊急制動(dòng)
車輛運(yùn)行前方遇有危險(xiǎn)性障礙時(shí)，駕駛員迅速踩下制動(dòng)踏板，這時(shí)電制動(dòng) 和機(jī)械式氣制動(dòng)同時(shí)發(fā)揮作用，車輛可以迅速停下來(lái)，安全性比普通車輛 的單一機(jī)械式氣制動(dòng)效果更好也更安全。
無(wú)論車輛運(yùn)行在何種工況，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)的輸出功率，是由 發(fā)電控制器通過(guò)同時(shí)檢測(cè)包括貯能電容器電壓、發(fā)電機(jī)電流、車速和駕 駛員對(duì)油門(mén)的指令值來(lái)控制；電腦的精確運(yùn)算控制比人工操控油門(mén)效果 要好得多，這主要是通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作曲線盡量維持在低油耗和低 排放區(qū)，從而達(dá)到節(jié)能減排的環(huán)保效果。
權(quán)利要求1、一種混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)，包括動(dòng)力車發(fā)動(dòng)機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其特征在于所述永磁同步發(fā)電機(jī)設(shè)有高速繞組與低速繞組兩路繞組，且分別在輕負(fù)荷低速區(qū)和重負(fù)荷高速區(qū)發(fā)電用，高速繞組與低速繞組通過(guò)一發(fā)電控制器檢測(cè)當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀況實(shí)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)電機(jī)由一電機(jī)控制器來(lái)控制調(diào)速。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)，其特征在于所 述發(fā)電控制器與電機(jī)控制器之間設(shè)有大功率小容量用來(lái)貯存車輛減速和 制動(dòng)時(shí)回收的慣性能的貯能電容。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)，其特征在于所述永磁同步發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間采用彈性連接，永磁同步發(fā)電機(jī)的兩 組線圈在低速發(fā)電時(shí)為串連接法而在高速大功率發(fā)電時(shí)僅用其中一組大 電流繞組，永磁同步發(fā)電機(jī)引出的輸出線共6個(gè)端子,分別輸出到低速繞 組和高速繞組的三相線圈端子，高速繞組和低速繞組兩組線圈是串聯(lián)連 接并采用Y型接法。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)，其特征在于所 述高速繞組與低速繞組的自動(dòng)轉(zhuǎn)換設(shè)有一高低速繞組轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換電 路包括一高壓真空開(kāi)關(guān)的一對(duì)觸點(diǎn)或者是一高壓電子開(kāi)關(guān)與三相整流橋 電路。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā):電控制器:為三相全橋直接整流方式的控制器，發(fā)電控制器內(nèi)設(shè)有速度電壓控制器、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊、發(fā)電機(jī)ECU、提供信號(hào)給速度電壓 控制器的內(nèi)電壓采樣比較器與速度采樣比較器、控制高低速繞組轉(zhuǎn)換電 路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的繼電器控制模塊及提供采樣信號(hào)的比較器。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車發(fā)電貯能系統(tǒng)，其特征在于所 述動(dòng)力車發(fā)動(dòng)機(jī)為小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種混合動(dòng)力車用動(dòng)力裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及相應(yīng)的冷卻系統(tǒng)，其特征在于所述發(fā)動(dòng)機(jī)與永磁同步發(fā)電機(jī)之間通過(guò)一彈性連軸器連接，而且發(fā)動(dòng)機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大部件同一條軸線安裝，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與一雙級(jí)減速后橋的輸入端相連接，其中將永磁同步發(fā)電機(jī)輸出通過(guò)一發(fā)電控制器轉(zhuǎn)為直流電并直接輸送到一電機(jī)控制器，再通過(guò)電機(jī)控制器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)。所述發(fā)電控制器與電機(jī)控制器之間設(shè)有大貯能電容。所述發(fā)動(dòng)機(jī)、永磁同步發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大部件僅設(shè)有發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)。本實(shí)用新型具有簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速功能，大大減輕了駕駛?cè)藛T的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了成本與能耗，提高經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B60L11/00GK201300744SQ20082004990
公開(kāi)日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者羅治輝 申請(qǐng)人:羅治輝