專利名稱:油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明關(guān)于一種電力供應系統(tǒng),特別是關(guān)于一種用于油電混合動力汽車的電力 供應系統(tǒng)。
背景技術(shù):
城市行車時,由于紅燈和交通擁擠,走走停停的工況使用內(nèi)燃機的機車大約有 30%的能量在制動的時候轉(zhuǎn)換為熱量消失在環(huán)境中,而一方面能源成本日漸增長,另一 方面環(huán)境保護呼聲節(jié)節(jié)高漲,故把浪費的能量存儲起來勢在必行,油電混合動力車正是 利用增加能量存儲系統(tǒng)的方式回收制動能量,同時能在爬坡或加速的時候輔助內(nèi)燃機驅(qū)動。HEV (Hybrid-Electric Vehicel)-混合動力裝置?;旌蟿恿π推囈砸婧碗妱訖C
驅(qū)動車輪行駛。汽車內(nèi)裝有驅(qū)動電動機的電源的驅(qū)動電池。此驅(qū)動電池由發(fā)電機進行充 電。發(fā)電機則由引擎驅(qū)動,或者作為制動再生作用,由汽車剎車時的慣性來驅(qū)動?;旌?動力型汽車優(yōu)點在于車輛啟動停止時,只靠發(fā)電機帶動,不達到一定速度,發(fā)動機就不 工作,因此,便能使發(fā)動機一直保持在最佳工況狀態(tài),動力性好,排放量很低,而且電 能的來源都是發(fā)動機,只需加油即可。對于油電混合動力型汽車所需的電源裝置,目前市場上有的類似產(chǎn)品是將磷酸 鐵鋰電池串聯(lián)而成,以達到油電混合動力型汽車要求的電壓,但目前卻普遍存在以下三 個問題一、磷酸鐵鋰電池的成本高且很重,例如,現(xiàn)在的320v系統(tǒng)需要電池多達100 節(jié);二、由于所需磷酸鐵鋰電池太多,虧電時充電時間長;三、組裝時過于繁瑣,連接 的數(shù)量多,存在的不安全因素多,可靠性存在隱患,生產(chǎn)過程品質(zhì)難以控制。綜上所述,可知先前技術(shù)采用磷酸鐵鋰電池的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng) 由于所需電池過多,存在虧電時充電時間長、組裝繁瑣、成本高且重以及由于連接數(shù)量 多容易造成安全隱患等問題因此實有必要提出改進的技術(shù)手段,來解決此一問題。
發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的種種缺點,本發(fā)明的主要目的在于提供一種油電混合動 力汽車電力供應系統(tǒng),以利用逆變原理在保證供電效果的情況下減少電池的數(shù)量,從而 達到降低成本、減少虧電時充電時間,簡化工序操作,提高生產(chǎn)品質(zhì)的目的。為達上述及其它目的,本發(fā)明一種油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),包含電池組,用于產(chǎn)生一直流電壓;逆變電源模塊,輸入端連接于該電池組,輸出端連接該油電混合動力汽車的直 流電機,用于將該直流電壓轉(zhuǎn)換為所需的直流高壓,該所需的直流高壓至少能驅(qū)動該直 流電機。該逆變電源模塊至少包括穩(wěn)壓模塊,連接于該電池組的正極,用于對該直流電壓進行穩(wěn)壓以提供一穩(wěn)定的直流低壓;高頻振蕩電路,其一端連接于該穩(wěn)壓模塊,由該直流低壓供電,用于輸出高頻 小信號,另一端連接于高頻功率放大電路;高頻功率放大電路,接收該高頻小信號進行放大,并產(chǎn)生高功率的高頻信號;高頻變壓器,接收該高功率的高頻信號并對其進行升壓成一高壓;整流電路,跨接于該高頻變壓器的次級,其輸出端連接該油電混合動力汽車的 直流電機,該整流電路對該高壓進行整流后輸出該所需的直流高壓以驅(qū)動該直流電機。該整流電路為由四整流二極管組成的橋式整流電路。該逆變電源模塊至少還包括基準產(chǎn)生電路,其一端連接于該穩(wěn)壓模塊,另一端連接于該電池組的負極,用 以提供判決電路組參考基準電壓;取樣判決電路,包括第一取樣電路、第二取樣電路以及判決電路組,該第一取 樣電路連接于該電池組的正負極之間,用于對該電池組的輸出電壓進行采樣,獲得第一 采樣值,并將該第一采樣值送至該判決電路組;該第二取樣電路與該整流電路的輸出端 連接,用以對該整流電路輸出的該所需的直流高壓進行采樣,并將采樣獲得的采樣電壓 送至該判決電路組;振蕩控制電路,與該判決電路組及該高頻振蕩電路連接,接收判決電路組產(chǎn)生 的輸出,并控制該高頻振蕩電路的工作情況。該基準產(chǎn)生電路包含相互并聯(lián)的過壓保護電路、欠壓保護電路、短路保護電 路、過流保護電路以及過溫保護電路,該過壓保護電路由串聯(lián)的第二電阻及第三電阻組 成,用于產(chǎn)生一過壓保護基準電壓;該欠壓保護電路由串連的第四電阻及第五電阻組 成,用于產(chǎn)生一欠壓保護基準電壓;該短路保護電路由串聯(lián)的第六電阻及第七電阻組 成,用于產(chǎn)生一短路保護基準電壓;該過流保護電路由串聯(lián)的第八電阻及第九電阻組 成,用于產(chǎn)生一過流保護基準電壓;該過溫保護電路由串聯(lián)的第十電阻及第十一電阻 成,用于產(chǎn)生一過溫保護基準電壓。該第一取樣電路由熱敏器件與第一電阻串聯(lián)于該電池組的正負極之間,該熱敏 器件與該第一電阻組成的分壓網(wǎng)絡(luò)采樣獲得的該第一采樣值隨該熱敏器件的變化而變 化;該第二取樣電路包含串聯(lián)的第十二電阻與第十三電阻構(gòu)成的分壓網(wǎng)絡(luò),該分壓網(wǎng)絡(luò) 完成對該所需的直流高壓采樣,獲得第二采樣值。該第二取樣電路還包括將一第十四電阻串聯(lián)在該直流電機的接地端,該直流電 機工作時在該第十四電阻上產(chǎn)生一第三采樣值。該過壓保護基準電壓與該第二采樣值被送至該判決電路組的第五判決電路進行 比較;該欠壓保護基準電壓與該第二采樣值被送至該判決電路組的第四判決電路;進 行比較該短路保護基準電壓與該第三采樣值被送至該判決電路組的第三判決電路進行比 較;該過流保護基準電壓與該第三采樣值被送至該判決電路組的第二判決電路進行比 較;該過溫保護基準電壓與該第一采樣值被送至該判決電路組的第一判決電路進行比 較。該穩(wěn)壓模塊還包括穩(wěn)壓電路、濾波電路以及浪涌吸收電路。該電池組包含的電池數(shù)量至多不超過32節(jié)。
該電池組至少包括兩組,該兩組之間用斷路器連接,用于防止電池被短路后損 壞電池。該電池組共包括32節(jié)電池,每組為16節(jié)電池,每節(jié)電池之間用銅連接片連接, 該所需的直流高壓為320V的直流高壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明一種油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng)通過采用逆變電 源模塊將電池組的直流低電壓升高到油電混合動力汽車所需要的直流高電壓,減少了磷 酸鐵鋰電池的數(shù)量,從而起到供電應有的效果,由于本發(fā)明電池組采用的數(shù)量減少,降 低了成本與產(chǎn)品的重量,同時減少了電池之間連接并減少了不可靠因素,使得連接更可 靠,工序操作也相對簡單;另外,由于電池數(shù)量的減少,可以使得虧電時充電的時間減 少,通過試驗發(fā)現(xiàn)本發(fā)明在滿載工作中的溫度只有40度,轉(zhuǎn)換效率高達95%以上,并且 本發(fā)明通過采用基準產(chǎn)生電路、振蕩控制電路以及取樣判決電路,使得本發(fā)明具有過壓 保護、欠壓保護、過溫保護、過載保護以及短路保護的技術(shù)功效。
圖1為本發(fā)明油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng)的簡單架構(gòu)圖;圖2為本發(fā)明油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng)的細部電路圖。
具體實施例方式以下通過特定的具體實例并結(jié)合
本發(fā)明的實施方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員 可由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它 不同的具體實例加以施行或應用,本說明書中的各項細節(jié)亦可基于不同觀點與應用,在 不背離本發(fā)明的精神下進行各種修飾與變更。圖1為本發(fā)明一種油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng)的簡單架構(gòu)圖。如圖1所示, 本發(fā)明一種油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng)包括電池組10以及逆變電源模塊11,其中, 電池組10包含若干節(jié)大容量電池,具體可以為電壓為1.5V的磷酸鐵鋰電池,電池數(shù)量最 好不超過32節(jié),主要用于儲存電能,并在需要時給油電混合動力汽車的電動機供電;逆 變電源模組11,與電池組10連接,其輸出端接于該油電混合動力汽車的馬達(即圖1中 的直流電機M),該逆變電源模組11主要用于將該電池組10產(chǎn)生的直流電壓轉(zhuǎn)換為直流 高壓輸出,即由該電池組10給該逆變電源模組11供電,將該電池組10產(chǎn)生的直流低壓 轉(zhuǎn)換成320v直流高電壓以驅(qū)動該油電混合動力汽車的馬達。圖2為本發(fā)明一種油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng)的細部電路圖。請參照圖2, 本發(fā)明的逆變電源模塊11至少包含穩(wěn)壓模塊110、高頻振蕩電路111、高頻功率放大電路 112、高頻變壓器113以及整流電路114。穩(wěn)壓模塊110連接于電池組10的正極,主要用于將電池組10產(chǎn)生的直流電壓 Vbat進行穩(wěn)壓,以給各個組成部分提供穩(wěn)定的直流低壓,并盡量濾除發(fā)動機、電動機等 產(chǎn)生的強干擾,穩(wěn)壓模塊110可由穩(wěn)壓電路、濾波電路以及浪涌吸收電路組成,其輸出 為VL,典型值為15v。高頻振蕩電路111用于產(chǎn)生本發(fā)明逆變電源模塊所需的20ΚΗζ-1ΜΗζ的高頻小 信號,其與穩(wěn)壓模塊110連接,由穩(wěn)壓模塊110輸出直流低壓VL供電,高頻振蕩電路111的輸出被送至高頻功率放大電路112,產(chǎn)生高功率的高頻信號,推動高頻變壓器113進行 升壓工作,經(jīng)高頻變壓器113升壓后的高頻高功率信號被送至由整流電路114,整流電路 114為一由四整流二極管組成的橋式整流電路,其跨接于該高頻變壓器113,具體來說, 整流二極管Dl陽極與整流二極管D4陰極串接的公共節(jié)點連接于該高頻變壓器113次級 的一端,整流二極管D2陽極與整流二極管D3陰極串接的公共節(jié)點連接于該高頻變壓器 113次級的另一端,升壓后的高頻高功率信號經(jīng)過整流電路116的整流后輸出該油電混合 動力型汽車所需的直流高壓,本發(fā)明較佳實施例中該所需的直流高壓為320V直流高壓, 該320V直流高壓被送至直流電機M,直流電機M轉(zhuǎn)動,通過機械傳動組建驅(qū)使油電混合 動力型汽車進行動作,在此不予詳述。較佳的,為使本發(fā)明一種油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng)具有過壓保護、欠壓 保護、過溫保護、過載保護以及短路保護等功能,請繼續(xù)參照圖2,本發(fā)明一種油電混合 動力汽車電力供應系統(tǒng)的逆變電源模塊11還包括基準產(chǎn)生電路115、振蕩控制電路116以 及取樣判決電路。基準產(chǎn)生電路115用于產(chǎn)生判決電路組的參考基準電壓。基準產(chǎn)生電路115包 括相互并聯(lián)的過壓保護電路1150、欠壓保護電路1151、短路保護電路1152、過流保護電 路1153以及過溫保護電路1154,并連接于該穩(wěn)壓模塊110輸出端與電池組10的負極之 間。其中過壓保護電路1150由串聯(lián)的第二電阻R2及第三電阻R3組成,用于產(chǎn)生過壓保 護基準電壓REFqv,該過壓保護基準電壓REFqv被送至判決電路組的第五判決電路U5 ; 欠壓保護電路1151由串連的第四電阻R4及第五電阻R5組成,用于產(chǎn)生欠壓保護基準電 壓REFW,該欠壓保護基準電壓REFw被送至判決電路組的第四判決電路U4;短路保護 電路1152由串聯(lián)的第六電阻R6及第七電阻R7組成,用于產(chǎn)生短路保護基準電壓REFs, 該短路保護基準電壓REFs被送至判決電路組的第三判決電路U3 ;過流保護電路1153由 串聯(lián)的第八電阻R8及第九電阻R9組成,用于產(chǎn)生過流保護基準電壓REF1,該過流保護 基準電壓REF1被送至判決電路組的第二判決電路U2 ;過溫保護電路1154由串聯(lián)的第十 電阻RlO及第十一電阻Rll組成,用于產(chǎn)生過溫保護基準電壓REFt,該過溫保護基準電 壓REFt被送至判決電路組的第一判決電路Ul。取樣判決電路用于對電池和輸出狀況進行采樣,并和基準電壓進行比較。取樣 判斷電路包含第一取樣電路、第二取樣電路以及判決電路組,其中由熱敏器件RT與第一 電阻Rl串聯(lián)組成的第一取樣電路連接于電池組10的正負極之間,熱敏器件RT與第一電 阻Rl用于檢測電池組10的溫度,電池溫度升高使得RT電阻值上升,RT與第一電阻Rl 組成的分壓網(wǎng)絡(luò)的采樣電壓第一采樣值Vt隨之變化,第一采樣值Vt被送至判決電路組的 第一判決電路U1,其與過溫保護基準電壓REFt進行比較,注意熱敏器件RT安裝時需要 充分接近油電混合動力汽車的電池組,且不能被石油發(fā)動機等發(fā)熱部件加熱;由串聯(lián)的 第十二電阻R12與第十三電阻R13連接于逆變電源模塊11的320v直流高壓輸出端,其組 成的分壓網(wǎng)絡(luò)完成對該320V直流高壓輸出的采樣,獲得第二采樣值Vv,該第二采樣值 Vv被送至判決電路組的第四判決電路U4以及第五判決電路U5,該第二采樣值Vv分別 與過壓保護基準電壓REFqv以及欠壓保護基準電壓REFw進行比較;一小電阻第十四電 阻R14串聯(lián)在直流電機M的接地端,直流電機M工作時在第十四電阻R14上產(chǎn)生一個作 為第三采樣值的小電壓VI,該小電壓經(jīng)過濾波后被送至判決電路組的第二判決電路U2以及第三判決電路U3,與過流保護基準電壓REF1以及短路保護基準電壓REFs進行比較。振蕩控制電路116接收判決電路組產(chǎn)生的輸出,根據(jù)其收到的信息控制振蕩電 路的工作情況,如點亮相關(guān)指示燈報警或直接關(guān)閉直流逆變電路,以保護本發(fā)明油電混 合動力汽車電力供應系統(tǒng)正常工作。當然,為保證不同情況下高頻振蕩電路均可靠工作,該高頻振蕩電路113還與 振蕩控制電路112連接,其由穩(wěn)壓模塊110輸出電壓VL供電,并受振蕩控制電路116的 直接或延時控制。經(jīng)振蕩控制電路116控制后的高頻振蕩電路111的輸出高頻小信號被送 至高頻功率放大電路114,產(chǎn)生高功率的高頻信號,推動高頻變壓器115進行升壓工作, 升壓后的高頻高功率信號被送至由整流電路116,經(jīng)過整流電路116的整流后輸出320V 直流高壓,該320V直流高壓被送至直流電機M,直流電機M轉(zhuǎn)動,通過機械傳動組建驅(qū) 使油電混合汽車動作。本發(fā)明較佳實施例中,電池組10共包括32節(jié)1.5v的磷酸鐵鋰電池,其被分為兩 組,每組有16節(jié)大容量電池,電池組10總電壓為48V,兩組之間用斷路器Fl連接,電 池組總電壓為48V,該斷路器Fl可以用于防止電池被短路后損壞電池。本發(fā)明較佳實施 例的電池組10的電池之間用銅連接片連接,電池組10與逆變電源模塊11之間用導線連接。本發(fā)明的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng)通過采用逆變電源模塊將電池組的直 流低電壓升高到汽車所需要的直流高電壓,在保證起到供電應有效果的情況下減少了磷 酸鐵鋰電池的數(shù)量,由于本發(fā)明電池組采用的電池數(shù)量明顯減少,如,電池由原來的100 節(jié)減少到32節(jié)或16節(jié),減少成本60%以上;電池數(shù)量的減少還減少了電池之間連接, 同時也減少了不可靠因素,使得連接更可靠;工序操作由原來的100多個步驟減少到20 個步驟,操作簡單了很多;通過試驗發(fā)現(xiàn)本發(fā)明在滿載工作中的溫度只有40度,轉(zhuǎn)換 效率高達95%以上;而且本發(fā)明還采用了基準產(chǎn)生電路、振蕩控制電路以及取樣判決電 路,使得本發(fā)明具有過壓保護、欠壓保護、過溫保護、過載保護以及短路保護的技術(shù)功 效。上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效,而非用于限制本發(fā)明。任何 本領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下,對上述實施例進行修飾與改變。 因此,本發(fā)明的權(quán)利保護范圍,應如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),至少包含電池組,用于產(chǎn)生一直流電壓;逆變電源模塊,輸入端連接于該電池組,輸出端連接該油電混合動力汽車的直流電 機,用于將該直流電壓轉(zhuǎn)換為該油電混合動力汽車所需的直流高壓,該所需的直流高壓 至少能驅(qū)動該直流電機。
2.如權(quán)利要求1所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該逆變電源模 塊至少包括穩(wěn)壓模塊,連接于該電池組的正極,用于對該直流電壓進行穩(wěn)壓以提供一穩(wěn)定的直 流低壓;高頻振蕩電路,其一端連接于該穩(wěn)壓模塊,由該直流低壓供電,用于輸出高頻小信 號,另一端連接于高頻功率放大電路;高頻功率放大電路,接收該高頻小信號進行放大,并產(chǎn)生高功率的高頻信號;高頻變壓器,接收該高功率的高頻信號并對其進行升壓成一高壓;整流電路,跨接于該高頻變壓器的次級,其輸出端連接該油電混合動力汽車的直流 電機,該整流電路對該高壓進行整流后輸出該所需的直流高壓以驅(qū)動該直流電機。
3.如權(quán)利要求2所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該整流電路為 由四整流二極管組成的橋式整流電路。
4.如權(quán)利要求3所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該逆變電源模 塊至少還包括基準產(chǎn)生電路,其一端連接于該穩(wěn)壓模塊,另一端連接于該電池組的負極,用以提 供判決電路組參考基準電壓;取樣判決電路,包括第一取樣電路、第二取樣電路以及判決電路組,該第一取樣電 路連接于該電池組的正負極之間,用于對該電池組的輸出電壓進行采樣,獲得第一采樣 值,并將該第一采樣值送至該判決電路組;該第二取樣電路與該整流電路的輸出端連 接,用以對該整流電路輸出的該所需的直流高壓進行采樣,并將采樣獲得的采樣電壓送 至該判決電路組;振蕩控制電路,與該判決電路組及該高頻振蕩電路連接,接收判決電路組產(chǎn)生的輸 出,并控制該高頻振蕩電路的工作情況。
5.如權(quán)利要求4所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該基準產(chǎn)生 電路包含相互并聯(lián)的過壓保護電路、欠壓保護電路、短路保護電路、過流保護電路以及 過溫保護電路,該過壓保護電路由串聯(lián)的第二電阻及第三電阻組成,用于產(chǎn)生一過壓保 護基準電壓;該欠壓保護電路由串連的第四電阻及第五電阻組成,用于產(chǎn)生一欠壓保護 基準電壓;該短路保護電路由串聯(lián)的第六電阻及第七電阻組成,用于產(chǎn)生一短路保護基 準電壓;該過流保護電路由串聯(lián)的第八電阻及第九電阻組成,用于產(chǎn)生一過流保護基準 電壓;該過溫保護電路由串聯(lián)的第十電阻及第十一電阻成,用于產(chǎn)生一過溫保護基準電 壓。
6.如權(quán)利要求5所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該第一取樣電 路由熱敏器件與第一電阻串聯(lián)于該電池組的正負極之間,該熱敏器件與該第一電阻組成 的分壓網(wǎng)絡(luò)采樣獲得的該第一采樣值隨該熱敏器件的變化而變化;該第二取樣電路包含串聯(lián)的第十二電阻與第十三電阻構(gòu)成的分壓網(wǎng)絡(luò),該分壓網(wǎng)絡(luò)完成對該所需的直流高壓 采樣,獲得第二采樣值。
7.如權(quán)利要求6所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該第二取樣電 路還包括將一第十四電阻串聯(lián)在該直流電機的接地端,該直流電機工作時在該第十四電 阻上產(chǎn)生一第三采樣值。
8.如權(quán)利要求7所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該過壓保護基 準電壓與該第二采樣值被送至該判決電路組的第五判決電路進行比較;該欠壓保護基準 電壓與該第二采樣值被送至該判決電路組的第四判決電路;進行比較該短路保護基準電 壓與該第三采樣值被送至該判決電路組的第三判決電路進行比較;該過流保護基準電壓 與該第三采樣值被送至該判決電路組的第二判決電路進行比較;該過溫保護基準電壓與 該第一采樣值被送至該判決電路組的第一判決電路進行比較。
9.如權(quán)利要求8所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該穩(wěn)壓模塊還 包括穩(wěn)壓電路、濾波電路以及浪涌吸收電路。
10.如權(quán)利要求9所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該電池組包 含的電池數(shù)量至多不超過32節(jié)。
11.如權(quán)利要求10所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該電池組分 為兩組,該兩組之間用斷路器連接,用于防止電池被短路后損壞電池。
12.如權(quán)利要求11所述的油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),其特征在于,該電池組共 包括32節(jié)電池,每組為16節(jié)電池,每節(jié)電池之間用銅連接片連接,該所需的直流高壓為 320V的直流高壓。
全文摘要
本發(fā)明公開一種油電混合動力汽車電力供應系統(tǒng),包括一用于產(chǎn)生直流電壓的電池組及逆變電源模塊,通過該逆變電源模塊將該直流電壓轉(zhuǎn)換為油電混合動力汽車驅(qū)動電機所需的直流高壓,在保證供電應有效果的情況下,本發(fā)明可以大大減少電池組電池的數(shù)量,降低成本與產(chǎn)品的重量,同時由于電池數(shù)量的減少,本發(fā)明減少了電池之間的連接,減少了不可靠因素,使得連接更可靠,工序操作也相對簡單。
文檔編號H02H7/18GK102025171SQ20091021567
公開日2011年4月20日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者方建華, 陳冠豪 申請人:上海樟村電子有限公司