一种交通工具用中度混合动力驱动系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种交通工具用中度混合动力驱动系统及控制方法，该系统由发电机、自由模块化锂电池包、电控单元、动力负载、综合控制器组成；该系统的控制方法为当电池包的总电压高于启充电压时，发电机不工作，只有电池包为动力负载提电；反之则控制电路启动综合控制器中的启停电路直接启动发电机，发电机和电池包同时为动力负载供电；若处于重载或加速状态，电池包加大对动力负载的电力补偿；若处于轻载或匀速状态，则在发电机和电池包共同为动力负载供电的同时，发电机利用其富余功率为电池包进行补电。本发明专利技术具有结构简单，性能稳定，节约用油的优点。本发明专利技术的硬件成本低于传统内燃机，但寿命约等于内燃机，具有极大的推广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种交通工具用中度混合动力驱动系统及控制方法
本专利技术属于混合动力系统领域，具体涉及一种交通工具用中度混合动力驱动系统及控制方法。
技术介绍
目前全世界的混合动力系统主要应用于电动汽车中。其中比较著名的混合动力系统，包括以丰田普锐斯为代表的油电式混合动力HEv系统，以及以沃兰特为代表的插电式混合动力Phev系统。HEv系统采用双动力设计，该系统配备了一套体积较大的油气动力机构和一套体积较小的电池动力机构，其工作原理为，当车辆处于低速状态时，该系统通过电池进行动力输出，当车辆处于高速状态时，该系统通过油气进行动力输出，从而实现省油的目的。Phev系统采用单动力设计，该系统配备了一套体积较大的电池包以及一套用于纯为电池包发电的发电机，其工作原理为，车辆的动力全部来自于电池包，因此该电池包的体积必须做的很大，并且由于要满足电池包的用电需求，因此该发电机的功率也相当大。上述两种混合动力系统，虽然都具有省油的优点，但也同时存在系统整体体积较大，成本较高，性能不稳定的缺陷。因此，在中小型低速混合动力交通工具中，目前迫切需要一种既简洁廉价，又稳定可靠的混合动力系统。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术专门提供了一种交通工具用中度混合动力驱动系统及控制方法。为达到上述技术目的及效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种交通工具用中度混合动力驱动系统，由发电机、自由模块化锂电池包、电控单元、动力负载、综合控制器构成；所述发电机和所述自由模块化锂电池包分别通过直流输电线直接与所述电控单元连接，所述电控单元与所述动力负载连接，所述发电机和所述自由模块化锂电池包可通过所述电控单元为所述动力负载供电；所述发电机可通过直流输电线直接为所述自由模块化锂电池包供电；所述综合控制器中包括控制电路、启停电路和电压采集电路；所述电压采集电路与所述自由模块化锂电池包连接，用于监控所述自由模块化锂电池包的实时电压；所述启停电路的一端与所述自由模块化锂电池包连接，所述启停电路的另一端与所述发电机连接，用于控制所述发电机启停；所述控制电路的一端与所述电压采集电路连接，用于接收所述电压采集电路反馈的电压监测信息，所述控制电路的另一端与所述启停电路连接，用于向所述启停电路发送启停指令。进一步的，所述自由模块化锂电池包可与外充接口连接，进行外充电。进一步的，所述发电机为燃料发电机或光伏发电机。进一步的，所述动力负载为交流异步电机、永磁同步电机或永磁无刷电机。进一步的，所述发电机进行定功率工作，其输出电压等于所述自由模块化锂电池包的满电电压。进一步的，所述发电机的输出功率略大于所述动力负载的额定功率，且所述发电机的输出功率小于所述动力负载的最大功率。进一步的，所述自由模块化锂电池包由若干个具有锂电池模块自由串并联而成。进一步的，所述锂电池模块包括锂电池组、电池能量管理器和脱桥式双稳态磁保持继电器；所述锂电池组由若干个电芯串联而成；所述电池能量管理器的内部包含有一个主控制芯片和若干个与所述锂电池组内的所述电芯数量相对应的均衡装置，所述均衡装置分别跨接在对应的所述电芯的正负极两端，每个所述均衡装置均由检测芯片、均衡开关和均衡电阻串联而成，所述主控制芯片分别与每个所述检测芯片连接；所述脱桥式双稳态磁保持继电器的开关部分与所述锂电池组串联，所述脱桥式双稳态磁保持继电器的电磁部分与所述主控制芯片连接。进一步的，所述脱桥式双稳态磁保持继电器包括一个罩壳，所述罩壳内设置有第一衔铁、第二衔铁、双线圈电磁铁、工字型磁钢、第一磁铁、第二磁铁和双向微动开关；所述第一衔铁的下端露出于所述罩壳外，所述第一衔铁的上端设置有静触点；所述第二衔铁的下端露出于所述罩壳外，所述第二衔铁的上端设置有一块衔铁弹片；所述衔铁弹片的中部设置有动触点，所述动触点与所述静触点相对应，所述衔铁弹片的下端设置有一根与之垂直的连杆；所述连杆的中部铰接有一个磁钢固定座，所述工字型磁钢设置在所述磁钢固定座中，所述第一磁铁和所述第二磁铁分别位于所述工字型磁钢下方的左右两侧；所述双线圈电磁铁位于所述工字型磁钢的上方，所述双线圈电磁铁包括一根条形导体，所述条形导体的左右两端分别缠绕有第一励磁线圈和第二励磁线圈；所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的一端分别从所述罩壳中引出，所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的另一端分别与所述双向微动开关中的第一连接点和第二连接点连接；所述双向微动开关中还包括有第三连接点、金属弹片和拨杆，所述金属弹片的固定端连接在所述第三连接点上，所述金属弹片的活动端可在所述第一连接点和所述第二连接点之间来回摆动；所述第三连接点上连接有导线，并从所述罩壳中引出；所述拨杆的固定端连接在所述金属弹片的中部，所述拨杆的活动端通过一块触发弹片对准所述连杆的末端。所述脱桥式双稳态磁保持继电器可以处于两个不同的稳态，其工作原理如下：当处于第一稳态时，工字型磁钢的整体向右倾斜，其右侧下部因磁力与第二磁铁接触，其左侧下部与第一磁铁分离，其左侧上部靠近双线圈电磁铁的左端，其右侧上部远离双线圈电磁铁的右端；连杆处于其运动方向的最左端，衔铁弹片处于被推出状态，动触点与静触点贴合，第一衔铁与第二衔铁导通；同时，连杆末端与拨杆分离，金属弹片因其自身弹性特点处于复位状态，即金属弹片的活动端与第二连接点连接，此时第一励磁线圈断开，而第二励磁线圈接通，处于待工作状态。当处于第二状态时，工字型磁钢的整体向左倾斜，其右侧下部与第二磁铁分离，其左侧下部因磁力与第一磁铁接触，其左侧上部远离双线圈电磁铁的左端，其右侧上部靠近双线圈电磁铁的右端；连杆处于其运动方向的最右端，衔铁弹片因其自身弹性特点处于复位状态，动触点与静触点分离，第一衔铁与第二衔铁断开；同时，连杆末端与拨杆接触并施压，金属弹片处于被推出状态，即金属弹片的活动端与第二连接点接触，此时第一励磁线圈接通，处于待工作状态，而第二励磁线圈断开。当需要由第一稳态转换到第二稳态时，主控制芯片控制锂电池组给予第二励磁线圈一个激励电流，双线圈电磁铁的右端产生磁力，吸引工字型磁钢的右侧上部向上翘起，靠近双线圈电磁铁的右端，而工字型磁钢的右侧下部则与第二磁铁分离，同时工字型磁钢的左侧上部向下落，远离双线圈电磁铁的左端，而工字型磁钢的左侧下部与第一磁铁接触；然后工字型磁钢通过磁钢安装座带动连杆向右移动，连杆继而拉动衔铁弹片，使得动触点与静触点分离，第一衔铁和第二衔铁断开；于此同时，随着连杆的右移，连杆的末端顶住双向微动开关的拨杆并施加压力，拨杆继而向内运动并推动金属弹片的活动端从第二连接点摆动到第一连接点，使得第二励磁线圈断开，第一励磁线圈接通，等待下一次稳态转换。从第二稳态转换到第一稳态时，工作原理则与之相反。所述电池能量管理器的工作原理如下：所述电池管理器内的每个检测芯片分别对各自所对应的电芯进行电压实时监测；随着充电时间的增长，锂电池组内每支电芯的电压也会逐渐上升；当任意一个检测芯片监测到与其对应的电芯的电压高于设定的均衡开启值时，该检测芯片立刻开启其自身所在的均衡装置，该均衡装置内的均衡开关随即闭合，接通均衡回路，该均衡装置内的均衡电阻从对应的电芯中得到均衡电流，均衡电阻随即发热，对对应的电芯进行均衡；当检测芯片监测到该过充电芯的电压低于设定均衡开启值时，相对应的检测芯片立刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：由发电机（1）、自由模块化锂电池包（2）、电控单元（3）、动力负载（4）、综合控制器（5）构成；所述发电机（1）和所述自由模块化锂电池包（2）分别通过直流输电线直接与所述电控单元（3）连接，所述电控单元（3）与所述动力负载（4）连接，所述发电机（1）和所述自由模块化锂电池包（2）可通过所述电控单元（3）为所述动力负载（4）供电；所述发电机（1）可通过直流输电线直接为所述自由模块化锂电池包（2）供电；所述综合控制器（5）中包括控制电路（6）、启停电路（7）和电压采集电路（8）；所述电压采集电路（8）与所述自由模块化锂电池包（2）连接，用于监控所述自由模块化锂电池包（2）的实时电压；所述启停电路（7）的一端与所述自由模块化锂电池包（2）连接，所述启停电路（7）的另一端与所述发电机（1）连接，用于控制所述发电机（1）启停；所述控制电路（6）的一端与所述电压采集电路（8）连接，用于接收所述电压采集电路（8）反馈的电压监测信息，所述控制电路（6）的另一端与所述启停电路（7）连接，用于向所述启停电路（7）发送启停指令。

【技术特征摘要】
1.一种交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：由发电机（1）、自由模块化锂电池包（2）、电控单元（3）、动力负载（4）、综合控制器（5）构成；所述发电机（1）和所述自由模块化锂电池包（2）分别通过直流输电线直接与所述电控单元（3）连接，所述电控单元（3）与所述动力负载（4）连接，所述发电机（1）和所述自由模块化锂电池包（2）可通过所述电控单元（3）为所述动力负载（4）供电；所述发电机（1）可通过直流输电线直接为所述自由模块化锂电池包（2）供电；所述综合控制器（5）中包括控制电路（6）、启停电路（7）和电压采集电路（8）；所述电压采集电路（8）与所述自由模块化锂电池包（2）连接，用于监控所述自由模块化锂电池包（2）的实时电压；所述启停电路（7）的一端与所述自由模块化锂电池包（2）连接，所述启停电路（7）的另一端与所述发电机（1）连接，用于控制所述发电机（1）启停；所述控制电路（6）的一端与所述电压采集电路（8）连接，用于接收所述电压采集电路（8）反馈的电压监测信息，所述控制电路（6）的另一端与所述启停电路（7）连接，用于向所述启停电路（7）发送启停指令。2.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：所述自由模块化锂电池包（2）与外充接口（9）连接，进行外充电。3.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：所述发电机（1）为燃料发电机或光伏发电机。4.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：所述动力负载（4）为交流异步电机、永磁同步电机或永磁无刷电机。5.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：所述发电机（1）进行定功率工作，其输出电压等于所述自由模块化锂电池包（2）的满电电压。6.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：所述发电机（1）的输出功率略大于所述动力负载（4）的额定功率，且所述发电机（1）的输出功率小于所述动力负载（4）的最大功率。7.根据权利要求1所述的交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：所述自由模块化锂电池包（2）由若干个具有能量均衡功能的锂电池模块自由串并联而成。8.根据权利要求7所述的交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：所述锂电池模块包括锂电池组（21）、电池能量管理器（23）和脱桥式双稳态磁保持继电器（22）；所述锂电池组（21）由若干个电芯（211）串联而成；所述电池能量管理器（23）的内部包含有一个主控制芯片（231）和若干个与所述锂电池组（21）内的所述电芯（211）数量相对应的均衡装置，每个所述均衡装置均由检测芯片（232）、均衡开关（233）和均衡电阻（234）串联而成，每个所述均衡装置分别跨接在对应的所述电芯（211）的正负极两端，所述主控制芯片（231）分别与每个所述检测芯片（232）连接；所述脱桥式双稳态磁保持继电器（22）的开关部分与所述锂电池组（21）串联，所述脱桥式双稳态磁保持继电器（22）的电磁部分与所述主控制芯片（231）连接。9.根据权利要求7所述的交通工具用中度混合动力驱动系统，其特征在于：所述脱桥式双稳态磁保持继电器（22）包括一个罩壳（2213），所述罩壳（2213）内设置有第一衔铁（221）、第二衔铁（222）、双线圈电磁铁（223）、工字型磁钢（224）、第一磁铁（225）、第二磁铁（226）和双向微动开关（227）；所述第一衔铁（221）的下端露出于所述罩壳（2213）外，所述第一衔铁（221）的上端设置有静触点（228）；所述第二衔铁（222）的下端露出于所述罩壳（2213）外，所述第二衔铁（222）的上端设置有一块衔铁弹片（229）；所述衔铁弹片（229）的中部设置有动触点（2210），所述动触点（2210）与所述静触点（228）相对应，所述衔铁弹片（229）的下端设置有一根与之垂直的连杆（2211）；所述连杆（2211）的中部铰接有一个磁钢固定座（2212），所述工字型磁钢（224）设置在所述磁钢固定座（2212）中，所述第一磁铁（225）和所述第二磁铁（226）分别位于所述工字型磁钢（224）下方的左右两侧；所述双线圈电磁铁（223）位于所述工字型磁钢（224）的上方，所述双线圈电磁铁（223）包括一根条形导体，所述条形导体的左右两端分别缠绕有第一励磁线圈和第二励磁线圈；所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的一端分别从所述罩壳（2213）中引出，所述第一励磁线圈和所述第二励磁线圈的另一端分别与所述双向微动开关（227）中的第一连接点（2271）和第二连接点（2272）连接；所述双向微动开关（227）中还包括有第三连接点（2273）、金属弹片（2274）和拨杆（2275），所述金属弹片（2274）的固定端连接在所述第三连接点（2273）上，所述金属弹片（2274）的活动端可在所述第一连接点（2271）和所述第二连接点（2272）之间来回摆动；所述第三连接点（2273）上连接有导线，并从所述罩壳（2213）中引出；所述拨杆（2275）的固定端连接在所述金属弹片（2274）的中部，所述拨杆（2275）的活动端通过一块触发弹片（2214）对准所述连杆（2211）的末端。10.一种交通工具用中度混合动力驱动控制方法，其特征在于，包括以下步骤：通过综合控制器（5）中的控制电路（6）设置自由模块化锂电池包（2）的...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊朝晖，彭旭华，
申请(专利权)人：樊朝晖，
类型：发明
国别省市：江苏,32