一种增程系统及电动汽车的制作方法

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种增程系统及电动汽车。

背景技术：

当前普遍使用的燃油发动机汽车存在各种弊端，诸如能量利用率低、污染严重等，随着人们环保意识的增强，电动汽车越来越受到人们的欢迎。电动汽车以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶，能够减低对环境的污染，但是电动汽车受到蓄电池蓄电能力的限制，存在续航里程短的缺点，为了克服这个缺点，已经出现了增程式电动汽车，其中的增程系统为电动汽车的蓄电池进行充电，现有的增程系统包括发动机、永磁同步发电机、电机控制器等，永磁同步发电机将机械能转化为电能，由于永磁同步发电机的磁场由永磁体产生，这使得在增程系统工作的过程中，永磁同步发电机的磁场不可调节，因此，不能通过调节励磁磁场的方式实现对蓄电池充电电压的大小进行调节。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种增程系统及电动汽车，能够灵活地通过调节励磁磁场的方式实现对蓄电池充电电压的大小进行调节。

本实用新型实施例提供一种增程系统，应用于电动汽车，包括：发动机、复合励磁发电机、整流器和励磁控制器，所述发动机的输出端与所述复合励磁发电机的转子相连，所述复合励磁发电机的电枢绕组与所述整流器的输入端相连，所述整流器的输出端用于与所述电动汽车的蓄电池相连，所述励磁控制器与所述复合励磁发电机的励磁绕组相连。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述复合励磁发电机，包括：定子铁心和永磁体，所述永磁体设于所述定子铁心的轭部，所述永磁体的个数为偶数，所述励磁绕组设于所述定子铁心的槽内；所述永磁体、所述励磁绕组的第一边和所述励磁绕组的第二边沿所述定子铁心的圆周方向均匀分布。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述永磁体的横截面为矩形。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述永磁体的个数为4个。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述励磁绕组的个数为2个。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述永磁体为切向充磁。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述转子铁心外缘设有凸起结构，所述凸起结构的个数为偶数，所述凸起结构在所述转子铁心外缘均匀分布。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述整流器为由二极管构成的三相桥式整流电路。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述整流器，还包括：滤波电容，所述滤波电容的一端连接于所述整流器正输出端，所述滤波电容的另一端连接于所述整流器负输出端；或，滤波电感，所述滤波电感串联于所述整流器的正输出端或负输出端。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述励磁控制器，包括：第一二极管、第二二极管、绝缘栅双极型晶体管和直流电源，所述第一二极管的阳极与所述绝缘栅双极型晶体管的集电极相连，所述第一二极管的阴极与所述直流电源的正极相连；所述第二二极管的阴极与所述绝缘栅双极型晶体管的集电极相连，所述第二二极管的阳极与所述绝缘栅双极型晶体管的发射极相连；所述绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连。

根据本实用新型实施例的一种具体实现方式，所述直流电源为所述电动汽车的蓄电池。

本实用新型实施例还提供一种电动汽车，包括：蓄电池、驱动电机、逆变器和前述任一实现方式所述的增程系统，所述增程系统的输出端与所述蓄电池相连，所述蓄电池与所述逆变器的输入端相连，所述逆变器的输出端与所述驱动电机的输入端相连，所述驱动电机的输出端与所述电动汽车的驱动轮相连。

本实施例，发动机的输出端与复合励磁发电机的转子相连，复合励磁发电机的电枢绕组与整流器的输入端相连，励磁控制器与复合励磁发电机的励磁绕组相连，发动机的输出端驱动复合励磁发电机的转子转动，并且励磁控制器控制励磁绕组中的电流大小，这样，能够通过调节复合励磁发电机的气隙磁通，使电枢绕组产生的感应电动势大小随之变化，从而使得经过整流器得到的直流电压大小变化，这样，可以根据电动汽车的不同工况，灵活地通过调节励磁磁场的方式实现对蓄电池充电电压的大小进行调节。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型提供的一种增程系统的实施例一的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例中，复合励磁发电机的横截面的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例中，整流器的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例中，励磁控制器的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例中，整流器和励磁控制器集成的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型提供的一种增程系统的实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例应用于电动汽车，本实施例的增程系统，包括：发动机1、复合励磁发电机2、整流器3和励磁控制器4，所述发动机1的输出端与所述复合励磁发电机2的转子相连，所述复合励磁发电机2的电枢绕组与所述整流器3的输入端相连，所述整流器3的输出端用于与所述电动汽车的蓄电池相连，所述励磁控制器4与所述复合励磁发电机的励磁绕组相连。

本实施例中，发动机1可把其它形式的能转化为机械能；复合励磁发电机2的励磁方式可为永磁体和励磁绕组共同励磁产生磁场；复合励磁发电机2的电枢绕组可为三相绕组；整流器3可为三相桥式整流电路；励磁控制器4与复合励磁发电机2的励磁绕组相连，可为励磁绕组提供励磁电流。

复合励磁发电机2可由永磁体和励磁绕组共同作用建立磁场，发动机的输出端旋转，驱动复合励磁发电机的转子转动，在电枢绕组中产生感应电动势，电枢绕组感应出的电动势经过整流器变为直流电压，整理器的输出端可与电动汽车的蓄电池相连，以为蓄电池充电。

根据电动汽车的不同工况，可通过调节励磁控制器，对励磁绕组中的电流大小进行调节，励磁绕组中的电流与永磁体共同作用，使复合励磁发电机的气隙磁通大小变化，从而，电枢绕组中产生感应电动势大小发生变化。

本实施例，发动机的输出端与复合励磁发电机的转子相连，复合励磁发电机的电枢绕组与整流器的输入端相连，励磁控制器与复合励磁发电机的励磁绕组相连，发动机的输出端驱动复合励磁发电机的转子转动，并且励磁控制器控制励磁绕组中的电流大小，这样，能够通过调节复合励磁发电机的气隙磁通，使电枢绕组产生的感应电动势大小随之变化，从而使得经过整流器得到的直流电压大小变化，这样，可以根据电动汽车的不同工况，灵活地通过调节励磁磁场的方式实现对蓄电池充电电压的大小进行调节。

图2为本实用新型一实施例中，复合励磁发电机的横截面的结构示意图，如图2所示，所述复合励磁发电机，包括：定子铁心21和永磁体23，所述永磁体23设于所述定子铁心21的轭部，所述永磁体23的个数为偶数，所述励磁绕组24设于所述定子铁心21的槽内；所述永磁体23、所述励磁绕组的第一边241和所述励磁绕组的第二边242沿所述定子铁心21的圆周方向均匀分布。

本实施例中，永磁体23的个数可为2个、4个、6个等偶数；

作为一可选实施方式，永磁体23的个数为4个；

永磁体的横截面积可为任一形状，只要通过复合励磁发电机其它尺寸的配合使用，满足发电机的性能指标即可。

作为一可选实施方式，永磁体的横截面为矩形。

本实施例，将永磁体的横截面设计为矩形，能够减少加工永磁体的工序，进而节省整个复合励磁发电机的制造流程。

本实施例中，永磁体23设于所述定子铁心21的轭部并且位于某一定子槽径向延伸方向；励磁绕组24的第一边241和第二边242设于不同的定子槽内；永磁体23、所述励磁绕组的第一边241和所述励磁绕组的第二边242沿所述定子铁心21的圆周方向均匀分布。

本实施例中，定子铁心上开有定子槽，槽的个数可为24个，其中，可包括4组平行槽，每组平行槽可包括两个平行槽，4组平行槽沿定子圆周方向均匀分布。

本实施例中，励磁绕组24的第一边241和第二边242所在的定子槽、与永磁体距离最近的定子槽的横截面积大于其余的定子槽的横截面积，这样，便于安装励磁绕组和永磁体，其余的定子槽的横截面积较小，可以能够有效地减小整个复合励磁发电机的体积。

本实施例中，定子铁心和转子铁心之间的单边气隙径向长度可为0.5mm。

本实施例，将永磁体设于所述定子铁心的轭部、励磁绕组设于所述定子铁心的槽内，且永磁体的个数为偶数，永磁体、励磁绕组的第一边和励磁绕组的第二边沿定子铁心的圆周方向均匀分布。通过永磁体和励磁绕组中的电流共同建立磁场，通过控制励磁绕组中的电流，能够调节永磁体和励磁绕组中的电流共同建立磁场大小，这样，便于灵活地对电动汽车上的蓄电池的充电电压进行调节，并且通过将永磁体、励磁绕组的第一边和励磁绕组的第二边沿定子铁心的圆周方向均匀分布，能够在三相电枢绕组上产生对称的电动势。

作为一可选实施方式，励磁绕组的个数为2个。

作为一可选实施方式，所述永磁体为切向充磁。

本实施例中，永磁体为切向充磁。参见图2，图2中相对放置的永磁体231和永磁体232的相对面的极性可同为s极，也可同为n极。

本实施例，通过将永磁体切向充磁，可以提高单位体积的永磁体提供的磁势，这样，便于缩小整个复合励磁发电机的体积。

参见图2，本实用新型一实施例中，复合励磁发电机的转子结构示意图，所述转子铁心外缘设有凸起结构221，所述凸起结构221的个数为偶数，所述凸起结构221在所述转子铁心外缘均匀分布。

本实施例中，凸起结构221的个数可为2个、4个、6个等偶数；

作为一优选实施方式，凸起结构的个数为16个。

本实施例中，与转子结构配合的定子齿的个数可为24个，再通过定子齿的尺寸或转子上凸起结构221的尺寸的合理设计，在转子转动的任一时刻，便于使定子齿和转子上的凸起结构在圆周方向有重合的部分，这样，能够降低磁路的磁阻，提高复合励磁发电机的发电效率，并且复合励磁发电机的转子结构简单，便于降低增程系统的复杂程度，。

图3为本实用新型一实施例中，整流器的结构示意图，如图3所示，所述整流器为由二极管131构成的三相桥式整流电路。

本实施例中，二极管131为不控整流器件；二极管131的阳极和阴极之间的电压大于死区电压，二极管即可导通；六个二极管131构成三相桥式整流电路。

本实施例，整流器为由二极管构成的三相桥式整流电路，由于二极管为不控整流器件，因此在使用二极管对交流电进行整流的过程中，不需要再外加控制整流器中的某些元件的开启或关断的控制电路，这样，便于使增程系统结构简单，同时便于降低增程系统的制造成本和增程系统的体积。

作为一可选实施方式，所述整流器，还包括：滤波电容，所述滤波电容的一端连接于所述整流器正输出端，所述滤波电容的另一端连接于所述整流器负输出端。

本实施例中，通过在整流器的正负输出端连接有滤波电容，可对三相桥式整流电路输出的电压进行滤波处理，这样，能够减少为蓄电池充电的电压所含的谐波，从而，提高为蓄电池充电的直流电压的质量。

作为一可选实施方式，所述整流器，还包括：滤波电感，所述滤波电感串联于所述整流器的正输出端。

作为一可选实施方式，所述整流器，还包括：滤波电感，所述滤波电感串联于所述整流器的负输出端。

图4为本实用新型一实施例中，励磁控制器的结构示意图，如图4所示，所述励磁控制器，包括：第一二极管141、第二二极管142、绝缘栅双极型晶体管143和直流电源(图中未示出)，所述第一二极管的阳极与所述绝缘栅双极型晶体管的集电极相连，所述第一二极管的阴极与所述直流电源的正极相连；所述第二二极管的阴极与所述绝缘栅双极型晶体管的集电极相连，所述第二二极管的阳极与所述绝缘栅双极型晶体管的发射极相连；所述绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述直流电源的负极相连。

本实施例中，励磁控制器的输出端可与复合励磁发电机的励磁绕组相连，绝缘栅双极型晶体管(igbt，insulatedgatebipolartransistor)、励磁绕组和直流电源串联；微处理器与所述绝缘栅双极型晶体管的门极相连，当微处理器发出控制信号，控制绝缘栅双极型晶体管(igbt，insulatedgatebipolartransistor)导通，并且微处理器能够控制igbt导通的程度，即控制流过集电极和发射极的电流的大小；第一二极管和第二二极管为续流二极管，对igbt进行保护。

本实施例，通过控制igbt的导通程度，即可控制流过igbt的电流大小，而励磁控制器与励磁绕组相连，为励磁绕组提供电流，igbt中的电流与励磁绕组中的电流相同，这样，能够通过控制igbt的导通程度，控制流过复合励磁发电机中励磁绕组中电流的大小。

作为一可选实施方式，所述直流电源为所述电动汽车的蓄电池。

本实施例中，将电动汽车的蓄电池作为励磁控制器中的直流电源，可以节省增程系统元件的个数，减小增程系统的复杂程度。

本实施例中，励磁控制器和整流器均与电动汽车的蓄电池连接。

图5为本实用新型一实施例中，整流器和励磁控制器集成的结构示意图。本实施例中，励磁控制器和整流器共用电动汽车的蓄电池。

本实用新型还提供一种电动汽车，包括：蓄电池、驱动电机、逆变器和增程系统，所述增程系统的输出端与所述蓄电池相连，所述蓄电池与所述逆变器的输入端相连，所述逆变器的输出端与所述驱动电机的输入端相连，所述驱动电机的输出端与所述电动汽车的驱动轮相连。

本实施例中，增程系统的输出端与蓄电池相连，在电动汽车中，便于通过增程系统为蓄电池充电。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本实用新型时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。