CN105270192B - 用于纯电动汽车的增程器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于纯电动汽车的增程器，包括：永磁发电机(1)、车载增程器(4)，所述永磁发电机(1)将发送的电能通过所述车载增程器(4)提供给电动车的电池，其中，所述车载增程器(4)的输出电压能够与检测到的母排电压保持一致，实现恒定功率输出。本发明中的增程器，能够在电动汽车运行时实现对电池充电，有效提高电动汽车续航能力。在遇到刹车出现高电压反馈电动势时，增程器能够及时调整到与母排相同的电压，保证增程器不脱离供电网，并且能够实现恒定功率输出，有效保护发电机。

Description

用于纯电动汽车的增程器

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，具体地，涉及一种用于纯电动汽车的增程器。

背景技术

近年来电动汽车市场越来越火热，但随着电动汽车越来越普及，其续航能力的不足日益显露出来。国内虽然已有车载充电机，但并没有解决电动汽车续航的问题，主要原因是车上没有电源，只能在车辆停泊后进行充电。

此外，国内较多纯电动汽车都有刹车反馈电能补充给电池，反馈电压一般都比较高，车载充电机在这种情况下会脱离供电系统，使得电动汽车不能实现正常供电，给行车带来危险。在电动车上设置增程器，能够有效解决电动汽车的续航问题，实现电动汽车在运行时进行充电，达到续航的目的。但是，如何尽可能地提高增程器的工作效率，降低发电机油耗，保证增程器输出恒定的功率仍然是需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于纯电动汽车的增程器。

根据本发明提供的用于纯电动汽车的增程器，包括：永磁发电机、车载增程器，所述永磁发电机将发送的电能通过所述车载增程器提供给电动车的电池，其中，所述车载增程器的输出电压能够与检测到的母排电压保持一致，实现恒定功率输出。

优选地，所述车载增程器包括：市电接口、永磁发电机供电接口和多个信号接口，其中，所述市电接口连接至市电输入端，所述永磁发电机供电接口连接至永磁发电机，所述多个信号接口分别与发动机控制器、母排、刹车高电压端以及驾驶室操纵界面相连；且所述车载增程器能够通过整车控制器接收BMS电池管理系统检测到的检测信号，所述检测信号包括：电池的电量、电压和电流。

优选地，整车控制器实时检测电池的电量，当电池的剩余电量小于设定值时，所述整车控制器发送开启永磁发电机的信号至驾驶室，驾驶室操纵界面根据接收到的驾驶员输入的指令开启永磁发电机；

当电池的剩余电量由小于设定值达到设定值时，所述整车控制器发送关闭永磁发电机的信号至驾驶室，驾驶室操纵界面根据接收到的驾驶员输入的指令关闭永磁发电机。

优选地，所述车载增程器上设置有双电源切换开关ATS，所述双电源切换开关ATS检测所述市电接口或者永磁发电机供电接口是否有输入的交流电；

当检测到交流电来自市电接口时，BMS电池管理系统通过整车控制器将电池的电量、电压信号传输至车载增程器；

当检测到的交流电来自永磁发电机供电接口时，车载增程器进入软启动阶段，所述软启动阶段是指车载增程器根据实时检测到的母排电压逐步提高输出功率直到到达目标功率后，保持输出恒定的目标功率。

优选地，当车载增程器检测到刹车高电压端处有高电压输入时，母排的电压升高，则车载增程器也提高输出电压，使得所述输出的电压与母排的电压一致；

当整车控制器发送关闭永磁发电机的信号至驾驶室时，由驾驶员输入指令关闭永磁发电机，所述永磁发电机进入延时关闭状态，车载增程器接收到关闭永磁发电机指令后利用永磁发电机的延时时间进入软卸载阶段，所述软卸载阶段是指在车载增程器根据实时检测到的母排电压逐步降低输出功率直到卸载完毕。

优选地，所述车载增程器的多个信号接口设置有直流接触器，所述市电接口和永磁发电机供电接口设置有交流接触器，当车载增程器接收到永磁发电机发送的急停信号后，车载增程器立即断开所述直流接触器和交流接触器。

优选地，所述车载增程器还设置有缺相保护、高温保护、过压保护、过流保护、欠压保护、短路保护、反接保护、接地保护、绝缘保护电路，防雷。

优选地，当市电接口和永磁发电机供电接口均输入交流电时，车载增程器优先采用市电为电池充电；当市电充电时，电池的电压保持在最高电压，而电流降低至设定的某一值时，认为电池充电完成，车载增程器进入关机程序。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明提供的用于纯电动汽车的增程器，能够在电动汽车运行时实现对电池充电，有效提高电动汽车续航能力。

2、本发明提供的用于纯电动汽车的增程器，在遇到刹车出现高电压反馈电动势时，增程器能够及时调整到与母排相同的电压，保证增程器不脱离供电网，正常供电。

3、本发明提供的用于纯电动汽车的增程器，能够实现恒定功率输出，有效保护发电机。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的用于纯电动汽车的增程器的整车供电系统的原理结构示意图；

图中：

1-永磁发电机；

2-市电接口；

3-永磁发电机供电接口；

4-车载增程器；

5-纯电动汽车；

6-发电机控制器；

7-BMS电池管理系统；

8-电池；

9-驱动器；

10-空调；

11-整车控制器；

12-母排；

13-刹车高电压端；

14-市电；

15-驾驶室操纵界面；

16-双电源切换开关ATS。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供的用于纯电动汽车增程器包括：永磁发电机1、车载增程器4。永磁发电机1作为发电源，通过车载充电机源源不断的给车辆电池8充电，以达到增程的目的。

整车控制器11实时检测电池8的电量，当电池8的剩余电量小于30％时，整车控制器11会发送信号提示司机开启永磁发电机1，当车载增程器4检测到由永磁发电机1提供的三相交流电后，车载增程器4启动，开始自检，进入软启动阶段。软启动时间为两分钟，输出电压根据时时检测到的母排12的输出电压，功率每秒增加250W，直到增加到30KW后改为恒定功率输出。恒定功率充电阶段，即车载增程器4的输出电压也随母排12的电压变化而变化，当出现刹车产生的高电压时，车载增程器4会及时调整输出电压，使输出电压保持与母排12的电压一致，保证车载增程器不脱离电网，同时电流会降到相应值，以保证恒功率输出，保护发电机。当刹车高电压消失后，母排电压重新回到电池8的电压，车载增程器4检测到最新的母排电压后，及时调整电压，以保证车载增程器4输出电压实时与母排12的电压一致，同时电流会升至相应值，以保证恒功率输出，保护发电机。电池8的电压电量达到85％时，整车控制器11发信号给司机，请求关闭永磁发电机1，此时车载增程器4进入软卸载阶段。软卸载过程中，车载增程器4的输出电压仍然与时时检测到的母排电压相同，输出功率每秒减少250W，软卸载时间为2分钟。卸载完毕后，永磁发电机1断闸进入冷却停机阶段。

具体地，车载增程器4有两个交流输入，一个是从永磁发电机供电口3输入的永磁发电机1的交流电，另一个是从市电接口2输入的市电。当永磁发电机1发电并给电池8充电时，车载增程器4不与BMS电池管理系统7通讯也不与整车控制器11通讯，电池8的电量通过整车控制器11发送到驾驶室实时显示并提示司机是否开启发电机，司机控制永磁发电机1开/关机，从而实现车载增程器4的开启/关闭。当市电充电时，车载增程器4与整车控制器11保持通讯，输出电压与母排电压一致，当电池8充满电后，整车控制器11会给车载增程器4发送停机信号，车载增程器4接收到停机信号后关机，停止充电。

车载增程器4启动：首先检测交流输入电压，当检测到交流电压符合启动条件后，车载增程器4进入自检状态，自检通过后进入软启动阶段。

车载增程器4停机：通过接收发电机的停机信号或者市电停机信号实现停机。车载增程器4接收到停机信号后进入软卸载阶段，而此时永磁发电机1进入2分钟的延时断闸阶段。当市电供电切断电源时，可直接跳过软卸载程序，直接关闭车载增程器4。

车载增程器4急停：当接收到发电机的急停信号后，车载增程器4进入急停程序，立即断开输出端的直流接触器和交流输入端的交流接触器。这时的内部电容电能通过内部电阻来消耗。

车载增程器4设置的电路保护功能有：缺相保护、高温保护、过压保护、过流保护、欠压保护、短路保护、反接保护、接地保护、绝缘保护，防雷。

通过ATS检测所述车载增程器4的两个交流输入接口，当检测到是由永磁发电机1供电时，车载增程器4不与整车控制器11进行通讯；当检测到市电供电，车载增程器4与整车控制器11实现通讯。当两个交流电输入接口同时供电时，以市电优先(一般不会出现同时供电的情况)。

车辆进站后长时间充电或在驾驶室无人长时间充电，这种情况下，默认不允许用永磁发电机1作为电源为电池8充电，必须用市电充电。永磁发电机1供电是为车辆运行时在线充电准备，因为车辆运行时充电，会有刹车产生的高电压，如果车载增程器4与电池8通讯，则输出电压会根据电池电压输出，不能实时与母排电压保持一致，这种情况会出现车载增程器4脱离供电系统，也会导致永磁发电机1出现突增突减的情况。

具体地，所述软启动/软卸载每秒加250W负载，是为了保护发电机，防止出现突增/突减，平滑加载/卸载对发电机更有利。车载增程器4的输出最大功率为32KW，这是因为所配永磁发电机1输出的最大功率为35KW，车载增程器4恒功率输出为30KW,在车载增程器4输出功率30KW时，永磁发电机1的油耗最低。

车载增程器4实现恒定功率输出是指输出功率恒定在30KW，通过实时检测母排电压实时调整车载增程器4的输出电压，而此时的输出电流也会随着电压的变化而变化，但总的功率为30KW。

电动汽车运行时永磁发电机1作为电源给电池8充电：整车控制器11通过BMS电池管理系统7(Battery Management System电池管理系统)实时检测电池电量。当电池8的电量低于30％时，整车控制器11会发信号给驾驶室的操纵界面，司机收到开启车载增程器4的信号后，开启永磁发电机1，永磁发电机1开机启动、合闸后通过永磁发电机供电接口3向车载增程器4提供电源。双电源切换开关ATS(Automatic Train Supervision)16检测到永磁发电机接口提供的电源，同时提供一个信号给车载增程器4。车载增程器4接收到永磁发电机1的交流电源信号后，启动对应的程序，此时，车载增程器4不与整车控制器11通讯。同时，车载增程4进入自检程序，主要检测输入电压是否缺相、欠压、过压，以及车载增程器4输出端是否与电池反接，内部是否存在短路，高温等。自检时间一般为3秒，通过自检后，车载增程器4进入软启动阶段，软启动时间为2分钟，每秒增加负载250W，最大输出功率为30KW。

在软启动过程中，如遇到汽车刹车而产生的高电压，车载增程器4的输出电压会及时调整为相同电压，以保证车载增程器4脱离供电母排12。软启动后，车载增程器4以额定功率30KW，保持恒定功率输出。在由于刹车产生的高电压使得母排电压升高时，车载增程器4的输出电压相应调整为母排电压，同时输出电流会降低，保证输出功率恒定在30KW。当刹车产生的高电压消失后，车载增程器4会重新调整到母排电压，此时的母排电压为电池电压，输出功率仍是30KW。当电池电量达到85％时，整车控制器11会发送关闭车载增程器4的信号给驾驶室的操纵界面。司机收到信号后关闭永磁发电机1，此时，永磁发电机1进入延时断闸程序，延时时间为2分钟，同时给车载增程器4一个12V的电信号。车载增程器4接收到这个12V的信号后，进入软卸载程序，此时仍然实时检测母排电压，电流逐步降低，使每秒卸载250W。两分钟后车载增程器4卸载完毕并关机，永磁发电机1断闸，进入冷却停机。其中，设置的软启动和软卸载都是为了保护发电机组，避免出现突增突减的情况。

当车辆进站后，用市电给电池充电：当市电接口检测到交流电源时，给车载增程4一个电信号，车载增程器4进入自检程序，同时车载增程器4与整车控制器11进行实时通讯，整车控制器与BMS电池管理系统7进行实时通讯，保证电池的电压、电量，实时传递给车载增程器4。自检完成后，车载增程器4根据通讯的电池电压或检测母排电压，输出相同的电压，电流上升到预定值后(最大功率不超过32KW)，所述车载增程器4进入恒流充电状态，在充电过程中，电池8的电压会逐步升高到设定的最大电压。此后进入恒压充电阶段，电压保持在最高电压，电流会逐步降低，当电流降低到设置最小值时，认为电池已充满。这种情况下车载增程器4会进入关机程序，防止电池过充，延长电池使用寿命。市电充电时，车载增程器4没有软启动/软卸载。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种用于纯电动汽车的增程器，其特征在于，包括：永磁发电机(1)、车载增程器(4)、永磁发电机供电接口(3)和多个信号接口，所述永磁发电机(1)将发送的电能通过所述车载增程器(4)提供给电动车的电池，其中，所述车载增程器(4)的输出电压能够与检测到的母排电压保持一致，实现恒定功率输出；所述车载增程器(4)包括：市电接口(2)，其中，所述市电接口(2)连接至市电输入端；所述永磁发电机供电接口(3)连接至永磁发电机(1)，所述多个信号接口分别与发动机控制器(6)、母排(12)、刹车高电压端(13)以及驾驶室操纵界面(15)相连；且所述车载增程器(4)能够通过整车控制器(11)接收BMS电池管理系统(7)检测到的检测信号，所述检测信号包括：电池(8)的电量、电压和电流；车载增程器(4)的多个信号接口设置有直流接触器，所述市电接口(2)和永磁发电机供电接口(3)设置有交流接触器，当车载增程器(4)接收到永磁发电机(1)发送的急停信号后，车载增程器(4)立即断开所述直流接触器和交流接触器。

2.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的增程器，其特征在于，整车控制器(11)实时检测电池(8)的电量，当电池(8)的剩余电量小于第一设定值时，所述整车控制器(11)发送开启永磁发电机的信号至驾驶室，驾驶室操纵界面(15)根据接收到的驾驶员输入的指令开启永磁发电机(1)；

当电池(8)的剩余电量达到第二设定值时，所述整车控制器(11)发送关闭永磁发电机的信号至驾驶室，驾驶室操纵界面(15)根据接收到的驾驶员输入的指令关闭永磁发电机(1)。

3.根据权利要求2所述的用于纯电动汽车的增程器，其特征在于，所述车载增程器(4)上设置有双电源切换开关ATS(16)，所述双电源切换开关ATS(16)检测所述市电接口(2)或者永磁发电机供电接口(3)是否有输入的交流电；

当检测到交流电来自市电接口(2)时，BMS电池管理系统(7)通过整车控制器(11)将电池(8)的电量、电压信号传输至车载增程器(4)；

当检测到的交流电来自永磁发电机供电接口(3)时，车载增程器(4)进入软启动阶段，所述软启动阶段是指车载增程器(4)根据实时检测到的母排电压逐步提高输出功率直到到达目标功率后，保持输出恒定的目标功率。

4.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的增程器，其特征在于，当车载增程器(4)检测到刹车高电压端(13)处有高电压输入时，母排(12)的电压升高，则车载增程器(4)也提高输出电压，使得所述输出的电压与母排(12)的电压一致；

当整车控制器(11)发送关闭永磁发电机的信号至驾驶室时，由驾驶员输入指令关闭永磁发电机(1)，所述永磁发电机(1)进入延时关闭状态，车载增程器(4)接收到关闭永磁发电机指令后利用永磁发电机(1)的延时时间进入软卸载阶段，所述软卸载阶段是指在车载增程器(4)根据实时检测到的母排电压逐步降低输出功率直到卸载完毕。

5.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的增程器，其特征在于，所述车载增程器(4)还设置有缺相保护、高温保护、过压保护、过流保护、欠压保护、短路保护、反接保护、接地保护、绝缘保护电路，具有防雷功能。

6.根据权利要求1所述的用于纯电动汽车的增程器，其特征在于，当市电接口(2)和永磁发电机供电接口(3)均输入交流电时，车载增程器(4)优先采用市电为电池(8)充电；当市电充电时，电池(8)的电压保持在最高电压，而电流降低至设定的某一值时，认为电池(8)充电完成，车载增程器(4)进入关机程序。