基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车的制作方法
基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将轴带发电系统和新能源储能发电系统相结合的技术，具体为一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车。
【背景技术】
[0002]传统的混合动力汽车，仅是交流发电机和动力电池相结合的应用，汽车利用储能蓄电池组和交流发电机为车辆提供动力，将电能转化为机械能，驱动电机带动汽车轮轴转动，达到车辆前进的效果。传统的轴带发电系统由车辆发动机驱动，因转速大范围变化，导致输出电压不稳定，因此多工作于驻车状态。解决轴带发电机输出电压随转速不断变化而不稳定的问题，传统方式下，多采用永磁发电机和逆变器，或采用电励磁发电机，采用逆变器成本高、体积大、可靠性较差，采用电励磁发电机电压随转速波动，且在高速情况下，所需励磁电流极小，稳压困难。
[0003]本发明提出了轴带发电机宽转速范围电压调节技术，将轴带发电机和电压调节器相结合，形成汽车与轴带发电机一体化，使汽车能运行在驻车和行驶两种状态。由轴带发电机提供的稳定的输出电压同时给储能蓄电池充电，将轴带发电机宽转速范围电压调节技术与混合动力汽车相结合，车辆在制动和正常匀速行驶时，其发动机多余的能量可以通过轴带电机传递到电池储能系统，当车辆起步或加速时，混合动力的电动传动系统将储能能量输出，驱动车辆行驶。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，以轴带发电机、电压调节器和储能蓄电池为动力源，通过多模式控制器、驱动电机等装置，将轴带发电系统和新能源储能发电系统相结合，实现能量的双向流动，能最大限度的提高汽车燃油消耗率以及储能蓄电池的利用率，达到节能减排的目的的同时，也实现了能源的高效利用。轴带发电机宽转速范围电压调节技术改变了传统轴带发电系统多用于汽车驻车状态下，使汽车在驻车和行驶过程中都能输出稳定的电压，同时，将此稳定的电压输出用于混合动力汽车中，在汽车所需动力源较小时，给储能蓄电池充电，在达到能源充分利用的同时，也能提高混合动力汽车的性能，减少燃油的消耗同时，也能提高储能蓄电池的利用率。
[0005]本发明是这样来实现的，一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，主要由燃料箱、发动机、轴带发电机、电压调节器、整流器、储能蓄电池组、控制器和驱动电机组成;其特征在于:燃料箱连接发动机，发动机连接轴带发电机、轴带发电机连接整流器，整流器连接控制器，控制器连接驱动电机，所述轴带发电机连接电压调节器，电压调节器连接控制器，所述整流器连接储能蓄电池组，储能蓄电池组连接控制器。
[0006]本发明所述电压调节器主要由电压隔离测量模块、AC乘法器、电压前馈电路、频率测量电路、频率比较电路、励磁分段控制电路、驱动大功率管组成;所述基于轴带发电机宽转速范围电压调节的方法，其特征在于:首先发动机励磁绕组通过电压隔离测量模块和AC乘法器对信号进行精确采样，AC乘法器连接电压前馈电路和频率测量电路，发出二阶有源滤波，然后利用电压前馈电路快速跟踪转速和电压的变化，再通过PWM脉宽调制基波和PID调节，形成PWM脉宽调制波，频率测量电路连接频率比较电路，频率比较电路连接励磁分段控制电路，PWM脉宽调制波和励磁分段控制电路同时驱动大功率管工作，调节励磁电流，使得励磁电流回到发动机励磁绕组。
[0007]本发明的有益效果:将这种新型的轴带宽转速范围电压调节技术与混合动力汽车有效的结合应用，在混合动力汽车运行和驻车状态下，轴带发电系统都能提供稳定的输出电压给储能蓄电池充电，同时，采用轴带宽转速范围电压调节技术，能使汽车和轴带发电系统一体化，节约成本，减少体积，可靠性较好，同时能输出稳定电压，保证储能蓄电池充电。两者的结合，能有效的提高能量的利用率，减少燃油的使用，达到节能减排的目的，同时，使储能蓄电池能时刻保持电量充足，避免了储能蓄电池的深度放电，能有效延长蓄电池的使用循环寿命。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的结构示意图。
[0009]图2为本发明的电压调节器结构示意图。
[0010]在图中，1为燃料箱，2、发动机，3、轴带发电机，4、电压调节器，5、整流器，6、储能蓄电池组，7、控制器，8、驱动电机，9、电压隔离测量模块，10、AC乘法器，11、电压前馈电路，12、频率测量电路，13、频率比较电路，14、励磁分段控制电路，15、驱动大功率管。
【具体实施方式】
[0011]本发明是这样来工作和实施的，一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，主要由燃料箱1、发动机2、轴带发电机3、电压调节器4、整流器5、储能蓄电池组6、控制器7和驱动电机8组成;其特征在于:燃料箱1连接发动机2，发动机2连接轴带发电机3、轴带发电机3连接整流器5，整流器5连接控制器7，控制器7连接驱动电机8，所述轴带发电机3连接电压调节器4，电压调节器4连接控制器7，所述整流器5连接储能蓄电池组6，储能蓄电池组6连接控制器7。
[0012]本发明所述电压调节器主要由电压隔离测量模块9、AC乘法器10、电压前馈电路
11、频率测量电路12、频率比较电路13、励磁分段控制电路14、驱动大功率管15组成;所述基于轴带发电机宽转速范围电压调节的方法，轴带发电机宽转速范围电压调节技术主要任务是使轴带发电机在汽车移动时输出电压恒定;首先发动机励磁绕组通过电压隔离测量模块9和AC乘法器10对信号进行精确采样，保证电路快速响应和精度。AC乘法器10连接电压前馈电路11和频率测量电路12，发出二阶有源滤波 ，然后利用电压前馈电路11快速跟踪转速和电压的变化，保证电压调节器只需要及时反应电压的变化即可。再通过PWM脉宽调制基波和PID调节，形成PWM脉宽调制波，频率测量电路12连接频率比较电路13，频率比较电路13连接励磁分段控制电路14，PWM脉宽调制波和励磁分段控制电路14同时驱动大功率管15工作，调节励磁电流，使发电机输出电压稳定，使得励磁电流回到发动机励磁绕组。发电机在行车和驻车情况下都能输出稳定的电压，因此，通过整流器和多模式控制器，可以在汽车动力能源使用较小的情况下，发电机多余的电能给储能蓄电池充电。车辆在制动和正常匀速行驶时，其发动机多余的能量可以通过轴带电机传递到电池储能系统，当车辆起步或加速时，混合动力的电动传动系统将储能能量输出，通过驱动电机，驱动车辆行驶。
[0013]基于轴带发电机宽转速范围电压调节技术的混合动力汽车应用电路主要包括:电源电路、信号测量电路、信号处理电路、前馈式PWM驱动电路、励磁分段无缝切换电路、整流器、多模式控制器、储能蓄电池、驱动电机等部分构成。
[0014]本发明新型的特殊效果为:该装置将轴带发电宽转速范围电压调节技术和混合动力汽车相结合，以达到能量的最大化利用。轴带电站系统，是以车辆发动机为动力，通过发动机输出轴皮带轮或车辆变速箱取力器来驱动发电机工作，提供移动装备行驶中的电力需求。轴带发电机的应用成本低、重量和体积小、非常利于移动装备的小型化和机动性、系统简单，维修性好。传统的轴带发电系统品质较差，发电机由车辆发动机驱动，其转速大范围变化，不利于发电机输出电压的稳定。而轴带发电宽转速范围电压调节技术是将轴带发电机和电压调节器相结合，实现汽车与轴带发电机一体化设计，使轴带发电机输出电压稳定，可以同时工作在汽车驻车和行驶状态。而混合动力汽车是一种新型环保的交通工具，少污染排放、能源效率高，广泛的应用于人们的出行生活。将两种能源相结合，车辆在制动和正常匀速行驶时，其发动机多余的能量可以通过轴带电机传递到电池储能系统，当车辆起步或加速时，混合动力的电动传动系统将储能能量输出，驱动车辆行驶。
[0015]将轴带发电系统和混合动力汽车结合应用，当汽车刚开始启动时，所需要的动力源较少，此时储能蓄电池的电量充足，可以仅依靠储能蓄电池提供动力源，通过多模式控制器，控制驱动电机，驱动电机带动汽车轮轴，驱动汽车行进；当汽车所需动力源较多时，发动机带动轴带发电机工作，通过电压调节器、整流器，轴带发电系统、储能蓄电池组以及多模式控制器共同带动驱动电机，提供行进能量，驱动汽车行驶；当汽车所需能量较小时，由轴带发系统单独带动汽车运行，同时，此时的多模式控制器的工作模式，既控制驱动电机运行，同时还具有充电器功能，将轴带发系统多余的能量传递到储能蓄电池，对蓄电池进行充电储能，达到能量双向流动，实现能源的高效利用;采用轴带发电机宽转速范围电压调节技术，实现了汽车与轴带发电机一体化，减少了设备的组成单元，改变了轴带发电机只能工作在汽车驻车状态，使轴带发电机可以同时工作在汽车驻车和行驶状态，很大程度上拓展了轴带发电机的应用领域，同时，加入储能蓄电池，既能储存富余的能量，又能在能量不足时提供动力源，有效的提高了整车系统的能量利用率。
【主权项】
1.一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，主要由燃料箱、发动机、轴带发电机、电压调节器、整流器、储能蓄电池组、控制器和驱动电机组成；其特征在于:燃料箱连接发动机，发动机连接轴带发电机、轴带发电机连接整流器，整流器连接控制器，控制器连接驱动电机，所述轴带发电机连接电压调节器，电压调节器连接控制器，所述整流器连接储能蓄电池组，储能蓄电池组连接控制器。2.根据权利要求1所述的一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，其特征在于:所述电压调节器主要由电压隔离测量模块、AC乘法器、电压前馈电路、频率测量电路、频率比较电路、励磁分段控制电路、驱动大功率管组成;所述基于轴带发电机宽转速范围电压调节的方法，其特征在于:首先发动机励磁绕组通过电压隔离测量模块和AC乘法器对信号进行精确采样，AC乘法器连接电压前馈电路和频率测量电路，发出二阶有源滤波，然后利用电压前馈电路快速跟踪转速和电压的变化，再通过PWM脉宽调制基波和PID调节，形成PWM脉宽调制波，频率测量电路连接频率比较电路，频率比较电路连接励磁分段控制电路，PWM脉宽调制波和励磁分段控制电路同时驱动大功率管工作，调节励磁电流，使得励磁电流回到发动机励磁绕组。
【专利摘要】基于轴带发电机宽转速范围电压调节技术的混合动力汽车应用，主要由轴带发电机、电压调节器、燃料箱、发动机、整流器、控制器、储能蓄电池组和驱动电机组成；将轴带发电系统与混合动力汽车相结合，通过对储能蓄电池的充放电，能实现能量的最大化利用，形成一种新型的基于轴带发电宽转速范围电压调节技术的混合动力汽车应用技术。本发明新型的有益效果为：轴带发电机的应用成本低、重量和体积小、非常利于移动装备的小型化和机动性、系统简单，维修性好。轴带发电宽转速范围电压调节技术是将轴带发电机和电压调节器相结合，实现汽车与轴带发电机一体化设计，使轴带发电机输出电压稳定，可以同时工作在汽车驻车和行驶状态，同时，加入储能蓄电池组，实现能量双向传输，使能源利用率最大化。
【IPC分类】H02P9/48, H02P9/30
【公开号】CN105490601
【申请号】CN201510949211
【发明人】白婷, 张伟
【申请人】江西清华泰豪三波电机有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月18日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种将轴带发电系统和新能源储能发电系统相结合的技术，具体为一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车。
【背景技术】
[0002]传统的混合动力汽车，仅是交流发电机和动力电池相结合的应用，汽车利用储能蓄电池组和交流发电机为车辆提供动力，将电能转化为机械能，驱动电机带动汽车轮轴转动，达到车辆前进的效果。传统的轴带发电系统由车辆发动机驱动，因转速大范围变化，导致输出电压不稳定，因此多工作于驻车状态。解决轴带发电机输出电压随转速不断变化而不稳定的问题，传统方式下，多采用永磁发电机和逆变器，或采用电励磁发电机，采用逆变器成本高、体积大、可靠性较差，采用电励磁发电机电压随转速波动，且在高速情况下，所需励磁电流极小，稳压困难。
[0003]本发明提出了轴带发电机宽转速范围电压调节技术，将轴带发电机和电压调节器相结合，形成汽车与轴带发电机一体化，使汽车能运行在驻车和行驶两种状态。由轴带发电机提供的稳定的输出电压同时给储能蓄电池充电，将轴带发电机宽转速范围电压调节技术与混合动力汽车相结合，车辆在制动和正常匀速行驶时，其发动机多余的能量可以通过轴带电机传递到电池储能系统，当车辆起步或加速时，混合动力的电动传动系统将储能能量输出，驱动车辆行驶。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，以轴带发电机、电压调节器和储能蓄电池为动力源，通过多模式控制器、驱动电机等装置，将轴带发电系统和新能源储能发电系统相结合，实现能量的双向流动，能最大限度的提高汽车燃油消耗率以及储能蓄电池的利用率，达到节能减排的目的的同时，也实现了能源的高效利用。轴带发电机宽转速范围电压调节技术改变了传统轴带发电系统多用于汽车驻车状态下，使汽车在驻车和行驶过程中都能输出稳定的电压，同时，将此稳定的电压输出用于混合动力汽车中，在汽车所需动力源较小时，给储能蓄电池充电，在达到能源充分利用的同时，也能提高混合动力汽车的性能，减少燃油的消耗同时，也能提高储能蓄电池的利用率。
[0005]本发明是这样来实现的，一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，主要由燃料箱、发动机、轴带发电机、电压调节器、整流器、储能蓄电池组、控制器和驱动电机组成;其特征在于:燃料箱连接发动机，发动机连接轴带发电机、轴带发电机连接整流器，整流器连接控制器，控制器连接驱动电机，所述轴带发电机连接电压调节器，电压调节器连接控制器，所述整流器连接储能蓄电池组，储能蓄电池组连接控制器。
[0006]本发明所述电压调节器主要由电压隔离测量模块、AC乘法器、电压前馈电路、频率测量电路、频率比较电路、励磁分段控制电路、驱动大功率管组成;所述基于轴带发电机宽转速范围电压调节的方法，其特征在于:首先发动机励磁绕组通过电压隔离测量模块和AC乘法器对信号进行精确采样，AC乘法器连接电压前馈电路和频率测量电路，发出二阶有源滤波，然后利用电压前馈电路快速跟踪转速和电压的变化，再通过PWM脉宽调制基波和PID调节，形成PWM脉宽调制波，频率测量电路连接频率比较电路，频率比较电路连接励磁分段控制电路，PWM脉宽调制波和励磁分段控制电路同时驱动大功率管工作，调节励磁电流，使得励磁电流回到发动机励磁绕组。
[0007]本发明的有益效果:将这种新型的轴带宽转速范围电压调节技术与混合动力汽车有效的结合应用，在混合动力汽车运行和驻车状态下，轴带发电系统都能提供稳定的输出电压给储能蓄电池充电，同时，采用轴带宽转速范围电压调节技术，能使汽车和轴带发电系统一体化，节约成本，减少体积，可靠性较好，同时能输出稳定电压，保证储能蓄电池充电。两者的结合，能有效的提高能量的利用率，减少燃油的使用，达到节能减排的目的，同时，使储能蓄电池能时刻保持电量充足，避免了储能蓄电池的深度放电，能有效延长蓄电池的使用循环寿命。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的结构示意图。
[0009]图2为本发明的电压调节器结构示意图。
[0010]在图中，1为燃料箱，2、发动机，3、轴带发电机，4、电压调节器，5、整流器，6、储能蓄电池组，7、控制器，8、驱动电机，9、电压隔离测量模块，10、AC乘法器，11、电压前馈电路，12、频率测量电路，13、频率比较电路，14、励磁分段控制电路，15、驱动大功率管。
【具体实施方式】
[0011]本发明是这样来工作和实施的，一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，主要由燃料箱1、发动机2、轴带发电机3、电压调节器4、整流器5、储能蓄电池组6、控制器7和驱动电机8组成;其特征在于:燃料箱1连接发动机2，发动机2连接轴带发电机3、轴带发电机3连接整流器5，整流器5连接控制器7，控制器7连接驱动电机8，所述轴带发电机3连接电压调节器4，电压调节器4连接控制器7，所述整流器5连接储能蓄电池组6，储能蓄电池组6连接控制器7。
[0012]本发明所述电压调节器主要由电压隔离测量模块9、AC乘法器10、电压前馈电路
11、频率测量电路12、频率比较电路13、励磁分段控制电路14、驱动大功率管15组成;所述基于轴带发电机宽转速范围电压调节的方法，轴带发电机宽转速范围电压调节技术主要任务是使轴带发电机在汽车移动时输出电压恒定;首先发动机励磁绕组通过电压隔离测量模块9和AC乘法器10对信号进行精确采样，保证电路快速响应和精度。AC乘法器10连接电压前馈电路11和频率测量电路12，发出二阶有源滤波 ，然后利用电压前馈电路11快速跟踪转速和电压的变化，保证电压调节器只需要及时反应电压的变化即可。再通过PWM脉宽调制基波和PID调节，形成PWM脉宽调制波，频率测量电路12连接频率比较电路13，频率比较电路13连接励磁分段控制电路14，PWM脉宽调制波和励磁分段控制电路14同时驱动大功率管15工作，调节励磁电流，使发电机输出电压稳定，使得励磁电流回到发动机励磁绕组。发电机在行车和驻车情况下都能输出稳定的电压，因此，通过整流器和多模式控制器，可以在汽车动力能源使用较小的情况下，发电机多余的电能给储能蓄电池充电。车辆在制动和正常匀速行驶时，其发动机多余的能量可以通过轴带电机传递到电池储能系统，当车辆起步或加速时，混合动力的电动传动系统将储能能量输出，通过驱动电机，驱动车辆行驶。
[0013]基于轴带发电机宽转速范围电压调节技术的混合动力汽车应用电路主要包括:电源电路、信号测量电路、信号处理电路、前馈式PWM驱动电路、励磁分段无缝切换电路、整流器、多模式控制器、储能蓄电池、驱动电机等部分构成。
[0014]本发明新型的特殊效果为:该装置将轴带发电宽转速范围电压调节技术和混合动力汽车相结合，以达到能量的最大化利用。轴带电站系统，是以车辆发动机为动力，通过发动机输出轴皮带轮或车辆变速箱取力器来驱动发电机工作，提供移动装备行驶中的电力需求。轴带发电机的应用成本低、重量和体积小、非常利于移动装备的小型化和机动性、系统简单，维修性好。传统的轴带发电系统品质较差，发电机由车辆发动机驱动，其转速大范围变化，不利于发电机输出电压的稳定。而轴带发电宽转速范围电压调节技术是将轴带发电机和电压调节器相结合，实现汽车与轴带发电机一体化设计，使轴带发电机输出电压稳定，可以同时工作在汽车驻车和行驶状态。而混合动力汽车是一种新型环保的交通工具，少污染排放、能源效率高，广泛的应用于人们的出行生活。将两种能源相结合，车辆在制动和正常匀速行驶时，其发动机多余的能量可以通过轴带电机传递到电池储能系统，当车辆起步或加速时，混合动力的电动传动系统将储能能量输出，驱动车辆行驶。
[0015]将轴带发电系统和混合动力汽车结合应用，当汽车刚开始启动时，所需要的动力源较少，此时储能蓄电池的电量充足，可以仅依靠储能蓄电池提供动力源，通过多模式控制器，控制驱动电机，驱动电机带动汽车轮轴，驱动汽车行进；当汽车所需动力源较多时，发动机带动轴带发电机工作，通过电压调节器、整流器，轴带发电系统、储能蓄电池组以及多模式控制器共同带动驱动电机，提供行进能量，驱动汽车行驶；当汽车所需能量较小时，由轴带发系统单独带动汽车运行，同时，此时的多模式控制器的工作模式，既控制驱动电机运行，同时还具有充电器功能，将轴带发系统多余的能量传递到储能蓄电池，对蓄电池进行充电储能，达到能量双向流动，实现能源的高效利用;采用轴带发电机宽转速范围电压调节技术，实现了汽车与轴带发电机一体化，减少了设备的组成单元，改变了轴带发电机只能工作在汽车驻车状态，使轴带发电机可以同时工作在汽车驻车和行驶状态，很大程度上拓展了轴带发电机的应用领域，同时，加入储能蓄电池，既能储存富余的能量，又能在能量不足时提供动力源，有效的提高了整车系统的能量利用率。
【主权项】
1.一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，主要由燃料箱、发动机、轴带发电机、电压调节器、整流器、储能蓄电池组、控制器和驱动电机组成；其特征在于:燃料箱连接发动机，发动机连接轴带发电机、轴带发电机连接整流器，整流器连接控制器，控制器连接驱动电机，所述轴带发电机连接电压调节器，电压调节器连接控制器，所述整流器连接储能蓄电池组，储能蓄电池组连接控制器。2.根据权利要求1所述的一种基于轴带发电机宽转速范围电压调节的混合动力汽车，其特征在于:所述电压调节器主要由电压隔离测量模块、AC乘法器、电压前馈电路、频率测量电路、频率比较电路、励磁分段控制电路、驱动大功率管组成;所述基于轴带发电机宽转速范围电压调节的方法，其特征在于:首先发动机励磁绕组通过电压隔离测量模块和AC乘法器对信号进行精确采样，AC乘法器连接电压前馈电路和频率测量电路，发出二阶有源滤波，然后利用电压前馈电路快速跟踪转速和电压的变化，再通过PWM脉宽调制基波和PID调节，形成PWM脉宽调制波，频率测量电路连接频率比较电路，频率比较电路连接励磁分段控制电路，PWM脉宽调制波和励磁分段控制电路同时驱动大功率管工作，调节励磁电流，使得励磁电流回到发动机励磁绕组。
【专利摘要】基于轴带发电机宽转速范围电压调节技术的混合动力汽车应用，主要由轴带发电机、电压调节器、燃料箱、发动机、整流器、控制器、储能蓄电池组和驱动电机组成；将轴带发电系统与混合动力汽车相结合，通过对储能蓄电池的充放电，能实现能量的最大化利用，形成一种新型的基于轴带发电宽转速范围电压调节技术的混合动力汽车应用技术。本发明新型的有益效果为：轴带发电机的应用成本低、重量和体积小、非常利于移动装备的小型化和机动性、系统简单，维修性好。轴带发电宽转速范围电压调节技术是将轴带发电机和电压调节器相结合，实现汽车与轴带发电机一体化设计，使轴带发电机输出电压稳定，可以同时工作在汽车驻车和行驶状态，同时，加入储能蓄电池组，实现能量双向传输，使能源利用率最大化。
【IPC分类】H02P9/48, H02P9/30
【公开号】CN105490601
【申请号】CN201510949211
【发明人】白婷, 张伟
【申请人】江西清华泰豪三波电机有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月18日
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