一種新型混合動力用輔助發電單元的製作方法
2023-12-10 23:56:07
專利名稱：一種新型混合動力用輔助發電單元的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於混合動力技術領域，涉及一種新型混合動力用輔助發電單元。
背景技術：
隨著石油資源枯竭危機和地球暖化趨勢的日益加劇，節能和減排成為全球汽車行業的緊迫任務。以汽車動力系統為核心，在電驅動、混合動力、增程式電動車和輔助發電單元設計等領域出現了各種新技術。電驅動技術作為一種有效減少石油消耗並降低排放的技術，目前得到了各國的重視。電驅動具有噪音小、低汙染、高效率等優點。但是在目前狀態下，由於電池技術存在著能量密度比較低以及耐久性較差的問題，純電驅動在短期內還很難作為主流。混合動力技術是近年來動力機械節能減排技術發展的主要趨勢之一，對於車用交通領域，一般以內燃發動機-電機混合方式為主。發動機-電機混合動力系統，利用電機響應速度快的特點，協調兩種動力源使其互補工作，減少發動機的瞬態工況，特別是城市交通中頻繁起停及加減速等瞬態工況，使發動機儘量保持在相對高效並且低排放的區域工作， 同時可由電機回收一部分汽車制動能量，這些新的特性使得混合動力技術成為降低排放 (特別是C02排放)和節省燃油消耗的重要技術手段。現有的混合動力技術可分為串聯式、 並聯式和混聯式三種。其中，串聯式混合動力可以使得發動機和整車工況完全解耦，從而使得發動機長期工作在效率最高的區域。增程式電動車技術可以視為串聯式混合動力技術的延伸，該技術以電池為整車主要能量源，輔助動力單元為整車電系統充電，起到延長續駛裡程的作用。該技術既可以有效減少燃油的消耗，最大限度地使用電能，又可以延長純電動的續駛裡程。輔助發電單元技術是串聯混合動力技術和增程式電驅動技術的核心。一般情況下，輔助發電單元由驅動裝置，發電機及其控制系統組成。目前用於輔助發電單元的驅動裝置主要有柴油機、汽油機、天然氣發動機，其配套的發電機主要有永磁同步發電機或勵磁發電機。目前所使用的驅動裝置，大多數為車用發動機，輸出功率較大，體積和重量也偏大。而在增程式電動車中，為了提高系統整體效率，對輔助發電單元的功率需求較小，使用大型發動機難以進行效率優化。而在空間布置方面，無論是混合動力車還是增程式電動車， 對系統緊湊型及模塊化方面要求較高。因此，輔助發電單元的緊湊性及模塊化程度依然是目前需要解決的重要問題。
發明內容為了克服上述現有技術的不足，本實用新型的目的在於提供一種新型混合動力用輔助發電單元，在滿足整車需求輔助功率的同時，有效減小輔助發電單元的體積及重量，並實現輔助動力單元的模塊化。為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種新型混合動力用輔助發電單元，包括轉子發動機1，所述轉子發動機1的輸出軸通過彈性聯軸器2連接永磁同步發電機3的輸出軸。所述轉子發動機1可以選用馬自達公司的UB-DEI，永磁同步發電機3可以選用精進電機公司的JKA210202000系列，彈性聯軸器2可以選用多角形彈性橡膠聯軸器。本實用新型與現有技術相比，具有以下優點一)體積小，質量輕，使用了體積較小、重量較輕的轉子發動機作為輔助發電單元的驅動源，在同等輸出功率下，轉子發動機重量是傳統發動機的四分之一到六分之一，體積是傳統發動機的五分之一到八分之一。相對於傳統發動機，轉子發動機也不需要複雜的氣門以及連杆機構，易於實現發電單元的模塊化。此外，由於轉子發動機轉速較高，在同等總線電壓下可以減少永磁發電機繞組的數量，從而有效減輕永磁發電機的重量和體積；二)一體化的控制系統對轉子發動機以及永磁同步發電機進行協調控制，提高了發電單元整體效率；三)實現了發電單元的模塊化，和外界接口僅為電源接口和通訊接口，易於實現系統移植。
圖1為本實用新型結構示意圖。圖2為本實用新型中轉子發動機工作示意圖，a表示轉子發動機的進氣過程，b表示轉子發動機的壓縮過程，c表示轉子發動機的點火過程，d表示轉子發動機的做功過程，e 表示轉子發動機的排氣過程。圖3為本實用新型啟停邏輯框圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。如圖1所示，本實用新型為一種新型混合動力用輔助發電單元，包括轉子發動機 1，轉子發動機1選用馬自達公司的13B-DEI，其體積小，重量輕，轉子發動機1的輸出軸通過彈性聯軸器2連接永磁同步發電機3的輸出軸，永磁同步發電機3可選用精進電機公司的 JKA210202000系列，彈性聯軸器2為多角形彈性橡膠聯軸器，多角形橡膠聯軸器結構簡單， 不用潤滑，裝拆方便，具有緩和傳動軸系的扭轉振動和衝擊載荷，防止傳動軸系共振並能補償兩軸線相對偏移的性能。將轉子發動機1和永磁同步發電機3連接到一體化控制系統4，所述一體化控制系統4通過通訊接口與外界通訊，接收整車發來的功率需求命令，並協調控制永磁同步發電機3和轉子發動機1的轉速、轉矩以及功率輸出，永磁同步發電機3輸出端通過電源總線和外界相連，並通過電源總線將發出的電能輸出。如圖2所示，為本實用新型中轉子發動機工作示意圖，表示了轉子發動機1的結構及工作原理，轉子發動機1由轉子和殼體(定子)組成，中間的三角形轉子中心繞輸出軸中心公轉的同時，三角轉子本身又繞其中心自轉，三角轉子和殼體之間總是形成三個工作腔， 三個工作腔隨著三角轉子的旋轉而經歷各個工作過程，當三角轉子轉到圖中a所示的位置時，工作腔開始進氣，而當工作腔轉過進氣口後(如圖中b所示)，進入壓縮階段，當工作腔旋轉到火花塞附近時，開始點火，進入做功階段，並達到該腔最大容積，此後，工作腔轉至排氣口附近，進入排氣階段，排出廢氣，圖中c、d和e分別表示表示轉子發動機的點火、做功和排氣過程。由上述的原理說明可以看出，轉子發動機1旋轉一圈，燃燒做功一次，因此燃燒/ 循環次數比較大，因此可以得到較好的經濟型。同時，由於三個工作腔循環交替進行，且結構上無曲軸連杆機構，轉子發動機1自平衡，工作穩定平滑，適用於驅動永磁同步發電機3 以及穩定工況運行，而這正是混合動力和增程式電動車對輔助發電單元的要求。圖3顯示了本實用新型輔助發電單元的啟停邏輯框圖。總體上，本發明所設計的輔助動力單元可分為等待、啟動、運行、停機和故障五種模式。本發明所採用的永磁同步發電機3，在轉子發動機1啟動時可充當啟動機的作用，倒拖轉子發動機1轉動。當啟動成功後，永磁同步發電機3轉為發電工作模式，一體化控制系統4控制轉子發動機1恆轉速運行發電。為了保護轉子發動機1，在停機過程中，一體化控制系統4緩慢降低發動機和發電機的負載，然後再進行停機斷電操作。此外，在運行或者啟停過程中，一體化控制系統4都會對永磁同步發電機3和轉子發動機1進行診斷。
權利要求1.一種新型混合動力用輔助發電單元，包括轉子發動機(1)，其特徵在於，所述轉子發動機(1)的輸出軸通過彈性聯軸器( 連接永磁同步發電機(3)的輸出軸。
2.根據權利要求1所述的一種新型混合動力用輔助發電單元，其特徵在於，所述轉子發動機(1)為馬自達公司的UB-DEI。
3.根據權利要求1所述的一種新型混合動力用輔助發電單元，其特徵在於，所述永磁同步發電機(3)為精進電機公司的JKA210202000系列。
4.根據權利要求1所述的一種新型混合動力用輔助發電單元，其特徵在於，所述彈性聯軸器( 為多角形彈性橡膠聯軸器。
專利摘要本實用新型屬於混合動力技術領域，為一種新型混合動力用輔助發電單元，包括轉子發動機，所述轉子發動機的輸出軸通過彈性聯軸器連接永磁同步發電機的輸出軸，本實用新型在滿足整車需求輔助功率的同時，有效減小輔助發電單元的體積及重量，並實現輔助動力單元的模塊化。
文檔編號H02K7/18GK202167943SQ201120212258
公開日2012年3月14日 申請日期2011年6月22日 優先權日2011年6月22日
發明者方成, 楊學青, 楊福源, 歐陽明高, 王世棟, 胡明寅 申請人:清華大學