專利名稱：一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于混合動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元。
背景技術(shù)：
隨著石油資源枯竭危機(jī)和地球暖化趨勢(shì)的日益加劇，節(jié)能和減排成為全球汽車行業(yè)的緊迫任務(wù)。以汽車動(dòng)力系統(tǒng)為核心，在電驅(qū)動(dòng)、混合動(dòng)力、增程式電動(dòng)車和輔助發(fā)電單元設(shè)計(jì)等領(lǐng)域出現(xiàn)了各種新技術(shù)。電驅(qū)動(dòng)技術(shù)作為一種有效減少石油消耗并降低排放的技術(shù)，目前得到了各國(guó)的重視。電驅(qū)動(dòng)具有噪音小、低污染、高效率等優(yōu)點(diǎn)。但是在目前狀態(tài)下，由于電池技術(shù)存在著能量密度比較低以及耐久性較差的問(wèn)題，純電驅(qū)動(dòng)在短期內(nèi)還很難作為主流。混合動(dòng)力技術(shù)是近年來(lái)動(dòng)力機(jī)械節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)之一，對(duì)于車用交通領(lǐng)域，一般以內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)-電機(jī)混合方式為主。發(fā)動(dòng)機(jī)-電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)，利用電機(jī)響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，協(xié)調(diào)兩種動(dòng)力源使其互補(bǔ)工作，減少發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)工況，特別是城市交通中頻繁起停及加減速等瞬態(tài)工況，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量保持在相對(duì)高效并且低排放的區(qū)域工作， 同時(shí)可由電機(jī)回收一部分汽車制動(dòng)能量，這些新的特性使得混合動(dòng)力技術(shù)成為降低排放 (特別是C02排放)和節(jié)省燃油消耗的重要技術(shù)手段。現(xiàn)有的混合動(dòng)力技術(shù)可分為串聯(lián)式、 并聯(lián)式和混聯(lián)式三種。其中，串聯(lián)式混合動(dòng)力可以使得發(fā)動(dòng)機(jī)和整車工況完全解耦，從而使得發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作在效率最高的區(qū)域。增程式電動(dòng)車技術(shù)可以視為串聯(lián)式混合動(dòng)力技術(shù)的延伸，該技術(shù)以電池為整車主要能量源，輔助動(dòng)力單元為整車電系統(tǒng)充電，起到延長(zhǎng)續(xù)駛里程的作用。該技術(shù)既可以有效減少燃油的消耗，最大限度地使用電能，又可以延長(zhǎng)純電動(dòng)的續(xù)駛里程。輔助發(fā)電單元技術(shù)是串聯(lián)混合動(dòng)力技術(shù)和增程式電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的核心。一般情況下，輔助發(fā)電單元由驅(qū)動(dòng)裝置，發(fā)電機(jī)及其控制系統(tǒng)組成。目前用于輔助發(fā)電單元的驅(qū)動(dòng)裝置主要有柴油機(jī)、汽油機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，其配套的發(fā)電機(jī)主要有永磁同步發(fā)電機(jī)或勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。目前所使用的驅(qū)動(dòng)裝置，大多數(shù)為車用發(fā)動(dòng)機(jī)，輸出功率較大，體積和重量也偏大。而在增程式電動(dòng)車中，為了提高系統(tǒng)整體效率，對(duì)輔助發(fā)電單元的功率需求較小，使用大型發(fā)動(dòng)機(jī)難以進(jìn)行效率優(yōu)化。而在空間布置方面，無(wú)論是混合動(dòng)力車還是增程式電動(dòng)車， 對(duì)系統(tǒng)緊湊型及模塊化方面要求較高。因此，輔助發(fā)電單元的緊湊性及模塊化程度依然是目前需要解決的重要問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元，在滿足整車需求輔助功率的同時(shí)，有效減小輔助發(fā)電單元的體積及重量，并實(shí)現(xiàn)輔助動(dòng)力單元的模塊化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元，包括轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1，所述轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1的輸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸器2連接永磁同步發(fā)電機(jī)3的輸出軸。所述轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1可以選用馬自達(dá)公司的UB-DEI，永磁同步發(fā)電機(jī)3可以選用精進(jìn)電機(jī)公司的JKA210202000系列，彈性聯(lián)軸器2可以選用多角形彈性橡膠聯(lián)軸器。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)一)體積小，質(zhì)量輕，使用了體積較小、重量較輕的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)作為輔助發(fā)電單元的驅(qū)動(dòng)源，在同等輸出功率下，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)重量是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的四分之一到六分之一，體積是傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的五分之一到八分之一。相對(duì)于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)也不需要復(fù)雜的氣門(mén)以及連桿機(jī)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)發(fā)電單元的模塊化。此外，由于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，在同等總線電壓下可以減少永磁發(fā)電機(jī)繞組的數(shù)量，從而有效減輕永磁發(fā)電機(jī)的重量和體積；二)一體化的控制系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)以及永磁同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，提高了發(fā)電單元整體效率；三)實(shí)現(xiàn)了發(fā)電單元的模塊化，和外界接口僅為電源接口和通訊接口，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)移植。

圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作示意圖，a表示轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣過(guò)程，b表示轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮過(guò)程，c表示轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火過(guò)程，d表示轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的做功過(guò)程，e 表示轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣過(guò)程。圖3為本實(shí)用新型啟停邏輯框圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本實(shí)用新型為一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元，包括轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī) 1，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1選用馬自達(dá)公司的13B-DEI，其體積小，重量輕，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1的輸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸器2連接永磁同步發(fā)電機(jī)3的輸出軸，永磁同步發(fā)電機(jī)3可選用精進(jìn)電機(jī)公司的 JKA210202000系列，彈性聯(lián)軸器2為多角形彈性橡膠聯(lián)軸器，多角形橡膠聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 不用潤(rùn)滑，裝拆方便，具有緩和傳動(dòng)軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和沖擊載荷，防止傳動(dòng)軸系共振并能補(bǔ)償兩軸線相對(duì)偏移的性能。將轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1和永磁同步發(fā)電機(jī)3連接到一體化控制系統(tǒng)4，所述一體化控制系統(tǒng)4通過(guò)通訊接口與外界通訊，接收整車發(fā)來(lái)的功率需求命令，并協(xié)調(diào)控制永磁同步發(fā)電機(jī)3和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及功率輸出，永磁同步發(fā)電機(jī)3輸出端通過(guò)電源總線和外界相連，并通過(guò)電源總線將發(fā)出的電能輸出。如圖2所示，為本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作示意圖，表示了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1的結(jié)構(gòu)及工作原理，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1由轉(zhuǎn)子和殼體(定子)組成，中間的三角形轉(zhuǎn)子中心繞輸出軸中心公轉(zhuǎn)的同時(shí)，三角轉(zhuǎn)子本身又繞其中心自轉(zhuǎn)，三角轉(zhuǎn)子和殼體之間總是形成三個(gè)工作腔， 三個(gè)工作腔隨著三角轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)而經(jīng)歷各個(gè)工作過(guò)程，當(dāng)三角轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖中a所示的位置時(shí)，工作腔開(kāi)始進(jìn)氣，而當(dāng)工作腔轉(zhuǎn)過(guò)進(jìn)氣口后(如圖中b所示)，進(jìn)入壓縮階段，當(dāng)工作腔旋轉(zhuǎn)到火花塞附近時(shí)，開(kāi)始點(diǎn)火，進(jìn)入做功階段，并達(dá)到該腔最大容積，此后，工作腔轉(zhuǎn)至排氣口附近，進(jìn)入排氣階段，排出廢氣，圖中c、d和e分別表示表示轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火、做功和排氣過(guò)程。由上述的原理說(shuō)明可以看出，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1旋轉(zhuǎn)一圈，燃燒做功一次，因此燃燒/ 循環(huán)次數(shù)比較大，因此可以得到較好的經(jīng)濟(jì)型。同時(shí)，由于三個(gè)工作腔循環(huán)交替進(jìn)行，且結(jié)構(gòu)上無(wú)曲軸連桿機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1自平衡，工作穩(wěn)定平滑，適用于驅(qū)動(dòng)永磁同步發(fā)電機(jī)3 以及穩(wěn)定工況運(yùn)行，而這正是混合動(dòng)力和增程式電動(dòng)車對(duì)輔助發(fā)電單元的要求。圖3顯示了本實(shí)用新型輔助發(fā)電單元的啟停邏輯框圖?？傮w上，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的輔助動(dòng)力單元可分為等待、啟動(dòng)、運(yùn)行、停機(jī)和故障五種模式。本發(fā)明所采用的永磁同步發(fā)電機(jī)3，在轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1啟動(dòng)時(shí)可充當(dāng)啟動(dòng)機(jī)的作用，倒拖轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)啟動(dòng)成功后，永磁同步發(fā)電機(jī)3轉(zhuǎn)為發(fā)電工作模式，一體化控制系統(tǒng)4控制轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1恒轉(zhuǎn)速運(yùn)行發(fā)電。為了保護(hù)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1，在停機(jī)過(guò)程中，一體化控制系統(tǒng)4緩慢降低發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的負(fù)載，然后再進(jìn)行停機(jī)斷電操作。此外，在運(yùn)行或者啟停過(guò)程中，一體化控制系統(tǒng)4都會(huì)對(duì)永磁同步發(fā)電機(jī)3和轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)1進(jìn)行診斷。
權(quán)利要求1.一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元，包括轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)(1)，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的輸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸器( 連接永磁同步發(fā)電機(jī)(3)的輸出軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)(1)為馬自達(dá)公司的UB-DEI。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元，其特征在于，所述永磁同步發(fā)電機(jī)(3)為精進(jìn)電機(jī)公司的JKA210202000系列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元，其特征在于，所述彈性聯(lián)軸器( 為多角形彈性橡膠聯(lián)軸器。
專利摘要本實(shí)用新型屬于混合動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域，為一種新型混合動(dòng)力用輔助發(fā)電單元，包括轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，所述轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸通過(guò)彈性聯(lián)軸器連接永磁同步發(fā)電機(jī)的輸出軸，本實(shí)用新型在滿足整車需求輔助功率的同時(shí)，有效減小輔助發(fā)電單元的體積及重量，并實(shí)現(xiàn)輔助動(dòng)力單元的模塊化。
文檔編號(hào)H02K7/18GK202167943SQ201120212258
公開(kāi)日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者方成, 楊學(xué)青, 楊福源, 歐陽(yáng)明高, 王世棟, 胡明寅 申請(qǐng)人:清華大學(xué)