油電混合動力系統用智能控制器及油電混合動力系統的製作方法
2023-05-18 02:14:56
本發明涉及一種智能控制器技術領域，特別涉及一種油電混合動力系統用智能控制器,還涉及一種油電混合動力系統。
背景技術：
近年來，隨著新能源的發展及環境汙染治理的需求，純電力驅動系統的電動車逐漸成為人們的重要參考選擇。電動車的續航能力取決於車內裝設的電池容量，一般來說容量越大，續航裡程越長。但是，這帶來另一個問題，容量越大的電池，當其欠電以後，所需要的充電時間越長。無論是龐大的鉛酸電池還是體積較小的鋰電池，均存在充電時間太長的問題。另外，充電樁配套發展也是制約純電動車全面推廣的重要因素。在此基礎上，人們重新將目光投向了油電混合動力汽車，可結合電動車的高節能功效及燃油車的高續航力與燃油補給便利性佳等優點。
目前，高端油電混合動力汽車已取得一定程度的市場份額，但是低端車型市場的需求量同樣巨大。電動貨用三輪，客用三輪等同樣存在續航能力不足，動力不足，充電時間慢等各種問題。因此，三輪車的油電混合動力開始進入市場。目前市場上的油電混合動力中使用物理繼電器控制啟動馬達對燃油動力系統進行啟動，利用轉把控制油門大小，燃油動力系統在輸出動力同時發電給電瓶充電。
如圖1所示，油電混合動力系統共有7個部分組成：車輛動力系統、燃油動力系統、純電動力系統、蓄電池、繼電器、啟動馬達、整流橋等。其中，車輛動力系統分別由燃油動力系統與純電動力系統單獨供給或者聯合供給，當電瓶電量較足，外部負載較低時(低行駛速度或平路以及下坡等)，由純電動力系統提供車輛行駛動力。當電瓶電量不足或者外部負載較大時(上坡、拉貨重載等)，則啟動燃油動力系統提供車輛行駛動力。啟動燃油動力系統需要通過控制繼電器的開關，給一個外置啟動馬達供電，啟動馬達帶動燃油電機轉動並點燃。由於啟動馬達功率較小，還需要一個減速鏈條連接至燃油動力系統中以增大啟動扭矩。當燃油動力系統工作時，除了提供車輛動力系統動力外，內置的發電機發出三相電通過一個整流橋將其轉換為兩相電，輸出至電瓶給電瓶充電。
該油電混合系統中，存在有如下三個問題：
1、啟動燃油動力系統需要繼電器、啟動馬達、減速鏈條等裝置，整流時需要整流橋以及整流橋散熱裝置，極大增加了系統的複雜性與系統成本。
2、燃油動力系統工作時，其轉速大小由轉把油門線決定，發電電壓大小則由轉速決定，也就是說，轉把油門決定其發電電壓。該電壓經過整流橋整流後給電瓶充電，電瓶的充電電流是由電瓶剩餘電量與加載至電瓶的充電電壓之差決定，差值越大，充電電流越大。該系統中，由於無法確定電瓶電量，當外部電壓過大時而電瓶電量過低時，其充電電流非常大，極大損壞電瓶壽命，甚至爆燃。
3、用戶使用過程中，轉把油門加至較大或最大時，都是車輛動力系統需要提供強勁的動力時，例如在爬坡、帶重負載、高速行駛等等，需要燃油動力系統能夠輸出大功率至車輛動力系統。但由於燃油動力系統轉速高，發電量大，給電瓶的充電電流大，很大一部分功率轉化為充電功率，在同等條件下，不但車輛的動力系統受影響，燃油動力本身也因為過輸出而導致電機發熱發燙，長時間工作會極大降低電機壽命。
技術實現要素：
本發明專利針對目前油電混合動力系統存在的問題，提供了油電混合動力系統用智能控制器及油電混合動力系統，集成了啟動、整流、充電控制、功率控制等多種功能，替代了傳統裝置中的啟動馬達、減速鏈條、整流橋等物理裝置，極大的簡化燃油動力系統構成，並通過對電瓶充電電流的控制以及合理的功率分配，保護電瓶，保護電機，同時給車輛動力系統以強勁動力輸出。為實現上述功能，本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：
本發明提供油電混合動力系統用智能控制器,包括集成啟動電路/整理迴路、電瓶電量檢測單元、充電電流檢測單元，啟動電路/整理迴路分別與電瓶電量檢測單元和充電電流檢測單元連接。
智能控制器還配合設置直流降壓斬波單元，直流降壓斬波單元分別與啟動電路/整理迴路、電瓶電量檢測單元和充電電流檢測單元連接。
所述直流降壓斬波單元兩端配合設置單向導通開關。
本發明還提供一種油電混合動力系統，包括帶發電系統的燃油動力系統、車輛動力系統、純電力系統、蓄電池，帶發電系統的燃油動力系統與蓄電池之間配合設置智能控制器。
所述的油電混合動力系統，其工作過程為：
(1)當車載控制系統切換至燃油動力系統輸出動力時，智能控制器中集成的啟動電路單元輸出PWM調製波，驅動燃油發動機轉動從而點燃燃油，燃油動力系統開始工作；
(2)當燃油發動機開始轉動後，一方面通過機械同軸裝置給車輛動力系統提供動力，另一方面通過內置發電系統發電線圈與磁瓦飛輪發出三相電；
(3)智能控制器中集成功率器件構成整流迴路，將發出的三相電轉換為兩相電，此兩相電的電壓大小由發電機轉速所決定，轉速越高，發電電壓越高；
(4)整流後的兩相電經過直流斬波降壓單元進行降壓處理，降壓後所得的電壓加載至蓄電池給蓄電池充電；
(5)電瓶電量檢測單元檢測電瓶電量，並根據電瓶當前電量設定一個允許的最大充電電流，一方面保證蓄電池充電速度，一方面保證蓄電池充電安全；
(6)充電電流檢測單元實時檢測當前充電電流，並反饋至直流斬波降壓單元，以控制直流斬波降壓單元的輸出電壓值大小；充電電流過大，直流斬波降壓單元降低輸出電壓值，充電電流過小，直流斬波降壓單元增大輸出電壓值，從而使蓄電池的充電電流一直處於可控的有效範圍；
(7)當燃油動力系統需要輸出較大的機械動力時，所述智能控制器自動降低電池的充電電流，優先提供較大的機械動力給車輛動力系統；當燃油動力系統需要輸出機械動力較小時，增大蓄電池的充電電流至設定值。
本發明的有益效果：
1、使用智能控制器代替傳統啟動馬達與減速鏈條對燃油動力系統進行啟動，代替傳統整流橋對燃油動力系統發出三相電進行整流，極大的減少了系統的複雜度，節省了安裝空間，節約安裝時間，提高了可靠性、安全性。
2、利用智能控制器，根據不同的電瓶電量、外部負載等情況，智能控制給電瓶的充電電流，既能快速充電，又能保護電瓶，提高電瓶的安全性，極大延長電瓶的使用壽命。
3、使用智能控制器合理分配燃油動力系統功率輸出，優先保證車輛動力輸出強勁，同時降低電機發熱量，保護電機。
附圖說明
圖1普通油電混合動力系統框圖；
圖2為本發明所述系統原理圖；
圖3為本發明所述智能控制器原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的優選實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
如圖2所示，包括帶發電系統的燃油動力系統、車輛動力系統、純電力系統、蓄電池，帶發電系統的燃油動力系統與蓄電池之間配合設置智能控制器。
所述的油電混合動力系統，其工作過程為：
(1)當車載控制系統切換至燃油動力系統輸出動力時，智能控制器中集成的啟動電路單元輸出PWM調製波，驅動燃油發動機轉動從而點燃燃油，燃油動力系統開始工作；
(2)當燃油發動機開始轉動後，一方面通過機械同軸裝置給車輛動力系統提供動力，另一方面通過內置發電系統發電線圈與磁瓦飛輪發出三相電；
(3)智能控制器中集成功率器件構成整流迴路，將發出的三相電轉換為兩相電，此兩相電的電壓大小由發電機轉速所決定，轉速越高，發電電壓越高；
(4)整流後的兩相電經過直流斬波降壓單元進行降壓處理，降壓後所得的電壓加載至蓄電池給蓄電池充電；
(5)電瓶電量檢測單元檢測電瓶電量，並根據電瓶當前電量設定一個允許的最大充電電流，一方面保證蓄電池充電速度，一方面保證蓄電池充電安全；
(6)充電電流檢測單元實時檢測當前充電電流，並反饋至直流斬波降壓單元，以控制直流斬波降壓單元的輸出電壓值大小；充電電流過大，直流斬波降壓單元降低輸出電壓值，充電電流過小，直流斬波降壓單元增大輸出電壓值，從而使蓄電池的充電電流一直處於可控的有效範圍。
(7)當燃油動力系統需要輸出較大的機械動力時，所述智能控制器自動降低電池的充電電流，優先提供較大的機械動力給車輛動力系統；當燃油動力系統需要輸出機械動力較小時，增大蓄電池的充電電流至設定值。使用智能控制器合理分配燃油動力系統功率輸出，優先保證車輛動力輸出強勁，同時降低電機發熱量，保護電機。
如圖3所示，油電混合動力系統用智能控制器,包括集成啟動電路/整理迴路、電瓶電量檢測單元、充電電流檢測單元，啟動電路/整理迴路分別與電瓶電量檢測單元和充電電流檢測單元連接。
使用智能控制器代替傳統啟動馬達與減速鏈條對燃油動力系統進行啟動，代替傳統整流橋對燃油動力系統發出三相電進行整流，極大的減少了系統的複雜度，節省了安裝空間，節約安裝時間。
智能控制器還配合設置直流降壓斬波單元，直流降壓斬波單元分別與啟動電路/整理迴路、電瓶電量檢測單元和充電電流檢測單元連接。整流後的兩相電經過直流斬波降壓單元進行降壓處理；充電電流檢測單元實時檢測當前充電電流，並反饋至直流斬波降壓單元，以控制直流斬波降壓單元的輸出電壓值大小；充電電流過大，直流斬波降壓單元降低輸出電壓值，充電電流過小，直流斬波降壓單元增大輸出電壓值。智能控制蓄電池的充電電流。電瓶電量檢測單元檢測蓄電池電量，並根據蓄電池當前電量設定一個允許的最大充電電流；利用智能控制器，根據不同的電瓶電量、外部負載等情況，智能控制給蓄電池的充電電流，既能快速充電，又能保護電瓶，提高電瓶的安全性，極大延長電瓶的使用壽命。
直流降壓斬波單元兩端配合設置單向導通開關,起到保護直流降壓斬波單元的作用。直流降壓斬波單元工作時是反嚮導通，不工作時通過單向導通開關閉合正嚮導通電流。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。