CN204172710U - 一种直驱式增程器及具有该种增程器的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种直驱式增程器，包括：用以为直驱式增程器提供电能的电源模块；用以控制电源模块以使其能够在电动汽车的蓄电池电量耗尽时替换蓄电池继续为电动汽车供电的控制模块；控制模块包括：与电动汽车的驱动电动装置连接的开关单元；开关单元包括与电动汽车的蓄电池连接的第一开关和第二开关；与第一开关和第二开关连接的、用以根据第一开关的开启和关闭以控制第二开关开启和关闭的控制单元；与第二开关和电动汽车的蓄电池连接的、用于感应蓄电池电量的电量传感器。本实用新型所述的直驱式增程器可在蓄电池电量耗尽时替换蓄电池，对蓄电池不构成任何损伤，并使其得到了较好的保护，从而延长了蓄电池的使用寿命。

Description

一种直驱式增程器及具有该种增程器的电动汽车

技术领域

本实用新型属于电动汽车技术领域，涉及一种增程器，特别是涉及一种直驱式增程器及具有该种增程器的电动汽车。

背景技术

随着传统汽车工业的发展，石油资源日趋匮乏，空气质量日益恶化，机动车作为城市空气的主要污染源以及原油主要消耗产品之一，人类正面临着一场节能和降低排放的技术革新。在这种形势下，目前纯电动汽车是以蓄电池为直流电源、(永磁)直(交)流电动机为驱动力的新燃源汽车，其具有明显的节能环保、操控便捷等优势，得到了广大消费者、地方政府较为认可的一种交通工具，所以纯电动汽车近年来成为各大汽车厂商和科研机构竞相开发的热点。纯电动汽车被认为是解决能源短缺问题和环境污染为题的有效途径之一。

但是现阶段的纯电动汽车在实际使用过程中仍然面临着很多重要问题，一是续驶里程的局限性；大多数纯电动汽车的续驶里程为100-200公里，而且只是理论计算或台架试验所得，在实际运行工况中难以实现；二是纯电动汽车蓄电池组寿命及价格偏高造成电动汽车成功高，要提高纯电动汽车的续驶里程就必须采用高性能和大容量的蓄电池，然而采用高性能大高容量的蓄电池又会进一步提高电动汽车的成本。这就产生了里程和成本之间的矛盾，这样便使得纯电动汽车的发展缓慢。

为了解决里程和成本之间的矛盾，增程式电动汽车应运而生。目前市面上电动汽车增程器的名目繁杂，五花八门且多为炒作概念，归纳起来多为充电式增程器，至于所增之“程”则千差万别，往往避难而就易。

目前的充电式电动汽车增程器在电动汽车正常行驶至估计电池组的电量即使耗尽，也无法支持继续行驶到目的地时，按估计的剩余电量启动增程器提前给电池组充电，用于补充电池组一定的电量，从而增加一定的续驶里程，但由于充电电流不可能太大(否则将损伤电池组，严重的甚至充爆电池组)，电动汽车所消耗的电量，远远大于增程器所补充的电量；当电池组电量最终耗尽时，而增程器所提供的电能，是无法独立满足电动汽车正常行驶的要求。所以其所增之程也是有限的，而且还必须把握好充电的提前量，否则效果更差，因此并没有从根本上解决用户的后颐之忧。而且若用户使用不当，极易损伤蓄电池组，从而导至使用寿命降低。

因此，如何提供一种增程器，以解决现有技术中的最令人担忧的当汽车行驶在途时，蓄电池电量耗尽，电动汽车将因此失去动力，无法继续行驶带来的诸多不便和无法较好保护电动汽车中蓄电池等种种缺陷，实已成为本领域从业者亟待解决的技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种直驱式增程器和具有该种增程器的电动汽车，用于解决现有技术中纯电动汽车行驶在途时，蓄电池电量耗尽，电动汽车将因此失去动力，无法继续行驶带来的诸多不便和无法较好保护电动汽车中蓄电池的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型一方面提供一种直驱式增程器，用于为电动汽车的驱动电动装置提供电能以供其将电能转换为机械能，包括：一种直驱式增程器，用于为电动汽车的驱动电动装置提供电能以供其将电能转换为机械能，包括：用以为所述直驱式增程器提供电能的电源模块；用以控制所述电源模块以使其能够在所述电动汽车的蓄电池电量耗尽时替换所述蓄电池继续为所述电动汽车供电的控制模块；所述控制模块包括：与所述电动汽车的驱动电动装置连接的开关单元；所述开关单元包括与所述电动汽车的蓄电池连接的第一开关和第二开关；与所述第一开关和第二开关连接的，用以根据第一开关的开启和关闭以控制所述第二开关开启和关闭的控制单元；与所述第二开关和所述电动汽车的蓄电池连接的，用于感应所述蓄电池电量的电量传感器。

优选地，所述控制单元为一非门逻辑器件。

优选地，所述电源模块包括包括电源、与所述电源连接的发电机、及与所述发电机连接的整流桥。

优选地，所述发电机采用高能积的三相稀土永磁同步发电机。

优选地，所述整流桥为全波整流桥。

优选地，所述直流永磁无刷发电机中转子和电子盖是可分离式安装以拆卸线圈。

优选地，所述控制单元与所述电量传感器并联连接。

本实用新型另一方面还提供一种电动汽车，包括：增程器；所述增程器包括：用以为所述直驱式增程器提供电能的电源模块；用以控制所述电源模块以使其能够在所述电动汽车的蓄电池电量耗尽时替换所述蓄电池继续为所述电动汽车供电的控制模块；所述控制模块包括：

与所述电动汽车的驱动电动装置连接的开关单元；所述开关单元包括与所述电动汽车的蓄电池连接的第一开关和第二开关；与所述第一开关和第二开关连接的，用以根据第二开关的开启和关闭以控制所述第一开关开启和关闭的控制单元；与所述第二开关和所述电动汽车的蓄电池连接的，用于感应所述蓄电池电量的电量传感器；与所述增程器连接的蓄电池；与所述蓄电池连接的驱动电动装置。

优选地，所述驱动电动装置中包括驱动发电机和控制所述驱动发电机的控制器。

优选地，所述电动汽车中增程器、蓄电池、及驱动电动装置的连接方式采用并联式连接。

如上所述，本实用新型所述的直驱式增程器和具有该种增程器的电动汽车，具有以下有益效果：

1、本实用新型所述的直驱式增程器可在蓄电池电量耗尽时替换蓄电池，对蓄电池不构成任何损伤，并使其得到了较好的保护，从而延长了蓄电池的使用寿命。

2、本实用新型所述电动汽车整车采用并联式混合动力系统，发动机直接驱动车辆，因此发动机可以在启动的情况下就能使用，提高了发动机的效率，减少排放；增程器的启停由整车控制器根据行驶情况决定；发动机及发电机的控制器都采用现有的产品，节约开发成本并保证了可靠性。

附图说明

图1显示为本实用新型的直驱式增程器原理结构示意图。

图2显示为本实用新型的具有直驱式增程器的电动汽车原理结构示意图。

元件标号说明

10   直驱式增程器

11   电源模块

12   控制模块

111  电源

112  发电机

113  整流桥

120  第一开关

121  第二开关

122  控制单元

123  电量传感器

2    电动汽车

20   直驱式增程器

21   电源模块

22   控制模块

23   蓄电池

24   驱动电动装置

211  电源

212  发电机

213  整流桥

220  第一开关

221  第二开关

222  控制单元

223  电量传感器

241  驱动发电机

242  控制器

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例一

本实施例提供一种直驱式增程器10，用于为电动汽车的驱动电动装置提供电能以供其将电能转换为机械能，请参阅图1，显示为直驱式增程器的原理结构，所述直驱式增程器所述包括：电源模块11和控制模块12。

其中，所述电源模块11用以为所述直驱式增程器10提供电能。所述电源模块11包括电源111、发电机112、及整流桥113，其中，所述整流桥113连接发电机112，发电机112连接电源111。所述发电机112采用高能积的三相稀土永磁同步发电机。所述三相稀土永磁同步发电机112中转子和电子盖是可分离式安装以拆卸线圈，方便维修检查，也不容易损坏线圈，所述三相稀土永磁同步发电机112可提供高效、低畸变率、大功率三相交流电源。所述电源模块11中还具有一整流桥113，所述整流桥为全波整流桥，用于将所述电源模块11输入的交流电转换成直流电输出至控制模块12。在本实施例中，所述电源111提供的是交流电，该交流电通过三相稀土永磁同步发电机112和整流桥113后输出低纹波值、大电流、稳压的直流电源。

增程器中的发电机112在带负载运行情况下能持续给控制系统供电，由于转子不设励磁绕组，没有励磁损耗和电刷之间摩擦、接触损耗，也就不存在励磁绕组短路、断路、绝缘损坏、电刷与滑环接触不良等一系列故障因素，这不仅使发电机的可靠性进一步得到提升，其效率也可达到90％以上。而且由于发电机励磁系统采用的是稀土永磁体，其内禀矫顽力高的特点，使得电枢反应影响很小，负载变化时气隙磁感应强度变化很小，铁耗可以作为一个不变的参数来看，所以高效率段比较宽，这有利于在负载变化范围较大时，仍能保持较高的效率。所以作为电动汽车的电源系统，不仅完全能够满足电动汽车在不同工况的工作要求，其效果甚至要高于采用专用动力蓄电池驱动的行驶效果。

所述控制模块12用以控制所述电源模块以使其能够在所述电动汽车的蓄电池电量耗尽时替换所述蓄电池继续为所述电动汽车供电；所述控制模块12包括：开关单元(未示出)、控制单元122、及电量传感器123。

所述开关单元包括第一开关120和第二开关121。所述第一开关120和第二开关121都与与所述电动汽车的驱动电动装置连接，所述第一开关120还与电动汽车的蓄电池连接；在本实施例中，所述第一开关120和第二开关121都为双打开关。

所述控制单元122与所述第一开关120和第二开关121连接，用以根据第一开关120的开启和关闭来控制所述第二开关121的开启和关闭。在本实施例中，所述控制单元12为一非门逻辑器件，当第一开关121自动打开时发出一“0”脉冲，而“0”脉冲经过非门逻辑器件转换为“1”脉冲，“1”脉冲表示为关闭，即第二开关121自动关闭以启动增程器10。

所述电量传感器123与所述第一开关120、第二开关121、及所述电动汽车的蓄电池连接，其用于检测所述蓄电池电量。所述电量传感器123对于本领域技术人员是公知常识，所以在此不再赘述。

本实用新型所述的直驱式增程器的工作原理如下：当所述控制模块12中电量传感器123检测到所述电动汽车的蓄电池低于到电量的5％时，所述第一开关自动弹起，因为蓄电池无法继续为电动汽车供电，需要新的供电装置，当第一开关打开时发出一“0”脉冲，而“0”脉冲经过非门逻辑器件转换为“1”脉冲，“1”脉冲表示为关闭，即触发所述第二开关打开，所述直驱式增程器中的电源模块11替换所述蓄电池直接为所述电动汽车供电以满足电动汽车继续正常工作和行驶。

本实施例提供的直驱式增程器在纯电动汽车的蓄电池组电量完全消耗完时，启动增程器使其替代动力蓄电池组(而不是向其充电)，直接而持续的向电动车提供电源一套装置。用以满足纯电动汽车在相同条件下正常工作和行驶。作为增程器中的发电机系统，此时也必须满足电动车在实际工况下而引起的，动力驱动系统功率的频繁和峰值变化的要求，并且能适时将剩余电量对蓄电池组进行动态的标准充电，同时还充分考虑到成本、体积、重量等因素的制约。为此设计制造了本款直驱式增程器；即智能型专用直流永磁无刷发电机系统。从整个使用过程中不难看出其对蓄电池组不构成任何损伤，并使其得到了较好的保护，从而延长了蓄电池的使用寿命。

实施例二

本实施例提供一种电动汽车2，请参阅图2，显示为电动汽车的原理结构图，所述电动汽车包括：实施例一所述的直驱式增程器20，与所述增程器连接的蓄电池23；与所述蓄电池23连接的驱动电动装置24。其中，所述增程器20包括电源模块21和控制模块22。所述驱动电动装置24包括驱动发电机241和控制所述驱动发电机的控制器242。所述直驱式增程器20包括电源模块21和控制模块22。

所述电源模块21用以为所述直驱式增程器20提供电能。所述电源模块21包括电源211、发电机212、及整流桥213。所述发电机212采用高能积的三相稀土永磁同步发电机。所述三相稀土永磁同步发电机212中转子和电子盖是可分离式安装以拆卸线圈，方便维修检查，也不容易损坏线圈，所述三相稀土永磁同步发电机212可提供高效、低畸变率、大功率三相交流电源。所述电源模块21中还具有一整流桥213，所述整流桥为全波整流桥，用于将所述电源模块21输入的交流电转换成直流电输出至控制模块22。在本实施例中，所述电源211提供的是交流电，该交流电通过三相稀土永磁同步发电机212和整流桥213后输出低纹波值、大电流、稳压的直流电源。

增程器中的发电机212在带负载运行情况下能持续给控制系统供电，由于转子不设励磁绕组，没有励磁损耗和电刷之间摩擦、接触损耗，也就不存在励磁绕组短路、断路、绝缘损坏、电刷与滑环接触不良等一系列故障因素，这不仅使发电机的可靠性进一步得到提升，其效率也可达到90％以上。而且由于发电机励磁系统采用的是稀土永磁体，其内禀矫顽力高的特点，使得电枢反应影响很小，负载变化时气隙磁感应强度变化很小，铁耗可以作为一个不变的参数来看，所以高效率段比较宽，这有利于在负载变化范围较大时，仍能保持较高的效率。所以作为电动汽车的电源系统，不仅完全能够满足电动汽车在不同工况的工作要求，其效果甚至要高于采用专用动力蓄电池驱动的行驶效果。

所述控制模块22用以控制所述电源模块以使其能够在所述电动汽车的蓄电池电量耗尽时替换所述蓄电池继续为所述电动汽车供电；所述控制模块22包括：开关单元(未示出)、控制单元222、及电量传感器223。

所述开关单元包括第一开关220和第二开关221。所述第一开关220和第二开关都与与所述电动汽车的驱动电动装置连接，所述第一开关220还与电动汽车的蓄电池连接；在本实施例中，所述第一开关220和第二开关221都为双打开关。

所述控制单元222与所述第一开关220和第二开关221连接，用以根据第一开关220的开启和关闭来控制所述第二开关221的开启和关闭。在本实施例中，所述控制单元222为一非门逻辑器件，当第一开关自动打开时发出一“0”脉冲，而“0”脉冲经过非门逻辑器件转换为“1”脉冲，“1”脉冲表示为关闭，即第二开关221自动关闭以启动增程器10。

所述电量传感器223与所述所述电动汽车的蓄电池连接的，其用于检测所述蓄电池电量。所述电量传感器223对于本领域技术人员是公知常识，所以在此不再赘述。

本实用新型所述的具有直驱式增程器的电动汽车的工作原理如下：当所述控制模块22中电量传感器223检测到所述电动汽车的蓄电池低于到电量的5％时，所述第一开关220自动弹起，因为蓄电池无法继续为电动汽车供电，需要新的供电装置，当第一开关220打开时发出一“0”脉冲，而“0”脉冲经过非门逻辑器件转换为“1”脉冲，“1”脉冲表示为关闭，即触发所述第二开关221打开，所述直驱式增程器中的电源模块21替换所述蓄电池直接为所述电动汽车供电以满足电动汽车继续正常工作和行驶。

本发明所述电动汽车整车采用并联式混合动力系统，发动机直接驱动车辆，因此发动机可以在启动的情况下就能使用，提高了发动机的效率，减少排放；增程器的启停由整车控制器根据行驶情况决定；发动机及发电机的控制器都采用现有的产品，节约开发成本并保证了可靠性。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种直驱式增程器，用于为电动汽车的驱动电动装置提供电能以供其将电能转换为机械能，其特征在于，包括： 

用以为所述直驱式增程器提供电能的电源模块； 

用以控制所述电源模块以使其能够在所述电动汽车的蓄电池电量耗尽时替换所述蓄电池继续为所述电动汽车供电的控制模块；所述控制模块包括： 

与所述电动汽车的驱动电动装置连接的开关单元；所述开关单元包括与所述电动汽车的蓄电池连接的第一开关和第二开关； 

与所述第一开关和第二开关连接的，用以根据第一开关的开启和关闭以控制所述第二开关开启和关闭的控制单元； 

与所述第二开关和所述电动汽车的蓄电池连接的，用于感应所述蓄电池电量的电量传感器。 

2.根据权利要求1所述的直驱式增程器，其特征在于：所述控制单元为一非门逻辑器件。 

3.根据权利要求1所述的直驱式增程器，其特征在于：所述电源模块包括电源、与所述电源连接的发电机、及与所述发电机连接的整流桥。 

4.根据权利要求3所述的直驱式增程器，其特征在于：所述发电机采用高能积的三相稀土永磁同步发电机。 

5.根据权利要求3所述的直驱式增程器，其特征在于：所述整流桥为全波整流桥。 

6.根据权利要求4所述的直驱式增程器，其特征在于：所述三相稀土永磁同步发电机中转子和电子盖是可分离式安装以拆卸线圈。 

7.根据权利要求1所述的直驱式增程器，其特征在于：所述控制单元与所述电量传感器并联连接。 

8.一种电动汽车，其特征在于，包括： 

直驱式增程器；所述直驱式增程器包括： 

用以为所述直驱式增程器提供电能的电源模块； 

用以控制所述电源模块以使其能够在所述电动汽车的蓄电池电量耗尽时替换所述蓄电池继续为所述电动汽车供电的控制模块；所述控制模块包括： 

与所述电动汽车的驱动电动装置连接的开关单元；所述开关单元包括与所述电动汽车的蓄电池连接的第一开关和第二开关； 

与所述第一开关和第二开关连接的，用以根据第二开关的开启和关闭以控制所述第一开关开启和关闭的控制单元； 

与所述第二开关和所述电动汽车的蓄电池连接的，用于感应所述蓄电池电量的电量传感器； 

与所述直驱式增程器连接的蓄电池； 

与所述蓄电池连接的驱动电动装置。 

9.根据权利要求8所述的电动汽车，其特征在于：所述驱动电动装置中包括驱动发电机和控制所述驱动发电机的控制器。 

10.根据权利要求8所述的电动汽车，其特征在于：所述电动汽车中增程器、蓄电池、及驱动电动装置的连接方式采用并联式连接。