专利名称：串联型混合动力车及其永磁发电机控制方法、发电装置的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车领域，尤其涉及一种串联型混合动力车及其永磁发电机控 制方法、发电装置。
背景技术：
混合动力汽车是指汽车使用燃料驱动和电力驱动两种驱动方式，优点在于 车辆启动时，只靠电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能 使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量纟艮低，而且电能的来源 都是发动机，只需加油即可。
混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车 整车性能。混合动力系统可分为串联式、并联式和混联式等三种，对于串联式
动力系统由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联 方式组成动力单元系统，发动机驱动自励同步发电机发电，电能通过控制器输 送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。
串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况(即轻载运行)，可以 将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达 到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动 机的效率，减少了废气排放。
自励同步发电机虽然容易控制，但效率较低，自然降低了发电能量转换效率, 另夕卜，当车辆处于启动、加速、爬坡工况(即重载运行)时，发动机、发电机组 和电池组共同向电动机提供电能。此时，发动机的输出扭矩逐渐增大，使发动 机逐渐偏离最佳工况点，从而降低了发动机的燃油燃烧效率，增加了油耗量和 废气排放。现有技术还提供一种较先进的串连型混合动力系统，由发动机通过轴联器
机械耦合永磁发电机，通过PWM (Pulse Width Modulation,脉宽调制)调制稳 压，输出稳定直流电能，供给电动机驱动汽车。此法，发动机虽然能够在较佳 工况下工作，由于PWM脉沖电压频率高、上升沿陡，含有较多的谐波分量，会 产生大功率高频干扰，且PWM调制稳压控制器价格昂贵；另外要消除高频干 扰，获取纯净直流电能，需安装滤波和抗干扰装置，势必增加故障率和提高设 备成本，不利于推广应用。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题是，提供一种串联型混合动力车的永磁发 电机控制方法，使发动机在轻载和重载时保持于最佳工况点附近工作，且不产 生高频干扰。
本发明实施例是这样实现的， 一种串联型混合动力车的永磁发电机控制方 法，所述串联型混合动力车的发电装置包括发动机、与所述发动机连接的永磁 发电机以及连接于所述发动机与所述永磁发电机之间的永J兹发电机控制器；所 述控制方法包括以下步骤
当检测到负载电流值在基准电流值范围内时，所述;^f兹发电机控制器控制 所述永磁发电机的三相绕组线圈为星形连接，并控制所述发动机的转速保持于 第一基准转速范围内；
当检测到负载电流值超出基准电流值范围时，所述永磁发电机控制器控制 所述永磁发电机的三相绕组线圏为可防止环流的等效三角形连接，并控制所述 发动机的转速保持于第二基准转速范围内。
本发明实施例的另一目的在于提供一种串联型混合动力车的发电装置，所 述发电装置包括发动机和与所述发动机连接的永磁发电机，所述7Jc磁发电机具 有三相绕组线圏，所述发电装置还包括
永磁发电机控制器，其连接于所述发动机与所述永石兹发电机之间，当负载
6电流值在基准电流值范围内时，控制所述三相绕組线圏为星形连接，并控制所
述发动机的转速保持于第一基准转速范围内；当负载电流值超出基准电流值范 围时，控制所述三相绕组线圈为可防止环流的等效三角形连接，并控制所述发 动机的转速保持于第二基准转速范围内，使得所述发动机处于最佳工况点；
所述永磁发电机的正、负直流母线之间连接有储能装置，所述储能装置与 所述永磁发电机控制器电气连接。
本发明实施例的另 一 目的在于提供一种采用上述串联型混合动力车发电装 置的混合动力车。
本发明实施例通过控制选择永磁发电机三相绕组线圏采用星形或可防止环 流的等效三角形连接，实现双基频发电,利用储能装置保证三相绕组线圈连接方 式变化时，使永》兹发电机具有稳定的输出电压。不管在轻载还是重载工况下， 均能根据三相绕组线圈的输出电压和输出电流状态，控制发动机始终保持于最 佳工况点附近，从而提高了发动机的效率，减少了油耗量和废气排放，且等效 三角形连接的方式也避免了绕组线圈环流的出现。与现有技术P WM调制稳压 相比，本技术方案不产生高频干扰，且成本低，易于推广。
图1是本发明实施例提供的串联型混合动力车的永磁发电机的控制方法的 实现流程图。
图2是本发明实施例提供的串联型混合动力车的发电装置的结构原理示意
图3是图2中7lcf兹发电机控制器与7ja兹发电机三相绕组线圈的连接示意图； 图4是图2中发动机的工况示意图。
具体实施例方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述
的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，串联型混合动力车发电装置包括发动机、与发动机连接
的永磁发电机以及连接于发动机与永磁发电机之间的永磁发电机控制器。永磁 发电机控制器上设置基准电流、轻载工况对应的第 一基准转速以及重载工况对 应的第二基准转速，实时检测永磁发电机输出的电流值，控制永磁发电机三相 绕组线圈为星形连接或者等效三角形连接，并控制发动机以第 一基准转速或第 二基准转速范围内运行，从而使永磁发电机具有稳定的输出电压。不管在轻载 还是重载工况下，均能根据三相绕组线圈的输出电压和输出电流状态，控制发 动机始终保持于最佳工况点附近，从而提高了发动机的效率，减少了油耗量和 废气排放，同时减少了高频干扰，且等效三角形连4妻的方式也避免了绕组线圈 环流的出现。
图1示出了本发明实施例提供的串联型混合动力车的7lOf兹发电机控制方法
的实现流程，详述如下
在步骤S101中，当检测到永磁发电机输出的电流值在基准电流值范围内
时，永磁发电机控制器控制7JC磁发电机的三相绕组线圈为星形连接，并控制发
动机的转速保持于第一基准转速范围内。
在步骤S102中，当检测到负载电流值超出基准电流值范围时，永磁发电机 控制器控制永磁发电机的三相绕组线圈为可防止环流的等效三角形连接，并控 制发动机的转速保持于第二基准转速范围内。
本发明实施例提供的串联型混合动力车的发电装置的结构原理如图2和图 3所示，包括发动机l、与发动机1通过联轴器机械耦合的永磁发电机2，永磁 发电机2具有三相绕组线圏21，于发动机1与永磁发电机2之间连接有永磁发 电机控制器，该永磁发电机控制器可选择三相绕组线圈21为星形或等效三角形 连接，并根据三相绕组线圈21的输出电压与输出电流状态控制发动机1处于最 佳工况点。于永磁发电机2的正、负直流母线之间连接有储能装置5,永磁发
8电机控制器与储能装置5电气连接。
具体地，上述永》兹发电机控制器包括电控开关器件41和反馈控制装置42; 电控开关器件41与三相绕组线圈21尾端连接，反々贵控制装置42与发动机ECU 6连接，可根据永》兹发电机2运行状态控制电控开关器件41动作及发动机1的 转速；另外上述反^t控制装置42分别与电控开关器件41、三相绕组线圈21的 输出端及车辆中央控制器7连接。
本实施例中，上述永i兹发电机2的三相绕组线圈21的出厂设计为星形/三 角形连接。为了防止三角连接时产生环流，于三相绕组线圈21的头端和尾端分 别连接有第一整流桥22和第二整流桥23，第一整流桥22和第二整流桥23的 正、负极分别与7lof兹发电机2的正、负直流母线25连接，电控开关器件41设 置于三相绕组线圏21的尾端。当电控开关器件41由反馈控制装置42控制吸合 时，三相绕组线圈21的尾端形成电气短接，此时三相绕组线圈21呈星形连接； 当电控开关器件41断开时，因三相绕组线圈21的头端和尾端分别与第一整流 桥22和第二整流桥23连接，此时三相绕组线圈21呈等效三角形连接。
三相绕组线圈21经整流后的输出端即直流母线25上设置有电流互感器 26，该电流互感器26还与反馈控制装置42连接，用于4企测永;兹发电机2输出 电流大小，以供反馈控制装置42控制电控开关器件41动作。储能装置5连接 于正、负直流母线25之间，以保三相绕组线圏改变连接时，永石兹发电机2具有 稳定的输出电压。其中，储能装置5可以是电池或者超级电容。
上述反馈控制装置42包括双基频控制器421、电流比较器422、转速控制 器423、电压比较器424、转速比较器425。于双基频控制器421上设置有基准 电流、发动机1在轻载工况下对应的第一基准转速(此时负载电流值在基准电 流值范围内)以及发动机1在重载工况下对应的第二基准转速(此时负载电流 值超出基准电流值范围)。电流比较器422输入端，分别与电流互感器26和双 基频控制器421的基准电流输出端口连接，输出端与双基频控制器421的输入 端连接；电流互感器26检测永磁发电机2输出电流后，通过电流比较器422
9比较输出电流与基准电流的大小。电控开关器件41连接于双基频控制器421 上，当7Ja兹发电机2输出电流达到双基频控制器421的基准电流范围内时，双 基频控制器421控制闭合电控开关器件41,使永;兹发电机2的三相绕组线圈21 为星形连接；当7JCf兹发电机2输出电流超出双基频控制器421的基准电流范围 时，双基频控制器421控制断开电控开关器件41，使永磁发电机2的三相绕组 线圈21为等效三角形连接。
电压比较器424输入端，分别与永J兹发电机2输出端和混合动力车的中央 控制器7连接，通过电压比较器424对永》兹发电机2的输出电压与中央控制器 7输出的控制电压进行比较产生一转速控制信号，并将该转速控制信号输出到 转速控制器423。转速控制器423输入端，分别与电压比较器424输出端和转 速比较器425输出端连接，输出端与发动机ECU6连接。
于双基频控制器421上还设置第一基准转速和第二基准转速，转速比较器 425输入端，分别与双基频控制器421基准转速输出端和发动机ECU 6的发动 机转速输出端连接，发动机ECU 6用于控制发动机1的转速。转速比较器425 输出端与转速控制器423输入端连接，转速比较器425将发动机1转速与第一 基准转速或第二基准转速进行比较，输出转速箝制信号，以使转速控制器423 箝制电压比较器424输出的转速控制电压，并将该转速控制电压输出至发动机 ECU 6,当发动机1处于轻载运行状态和重载运行状态时，分别控制发动机1 的实际运行速度在第一基准转速阈值范围和第二基准转速阈值范围内，避免发 动机超速运转。
以图4所示的工况图为例，在轻载工况下，采用星形接法，当转速偏离第 一基准转速(2000rpm)时，转速控制器423向发动机ECU 6发出控制指令， 利用发动机ECU 6保证发动机1保持在第一基准转速(2000rpm)范围内，此 时发机1输出功率最大值为71kW，扭矩达到最大值340Nm，使发动机1始终 处于最佳工况点；在重载工况下，采用等效三角形接法，由于等效三角形接法 对应的转速需要达到星形接法对应转速的1.732倍，即第二基准转速需达
103400tpm。当转速偏离第二基准转速(3400rpm)时，转速控制器423同样向发 动机ECU 6发出控制指令，利用发动机ECU 6保证发动4几1保持在第二基准转 速(3400rpm)范围内，此时发动机1输出功率接近最大值为98kW，扭矩降为 270Nm,保证汽车在重载运行时也处于最佳工况点。
本发明实施例还提供了 一种混合动力车，该混合动力车釆用上述发电装置， 该混合动力车还包括中央控制器7，其与反馈控制装置42中的电压比较器424 连接，具体如图3所示，用于控制永磁发电机控制器，以根据运行状态调整永磁 发电机2的发电状态。
与现有技术PWM调制稳压相比，本发明实施例消除高频干扰，且成本4氐，
易于推广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明 的保护范围之内。
权利要求
1、一种串联型混合动力车的永磁发电机控制方法，其特征在于，所述串联型混合动力车的发电装置包括发动机、与所述发动机连接的永磁发电机以及连接于所述发动机与所述永磁发电机之间的永磁发电机控制器；所述控制方法包括以下步骤当检测到负载电流值在基准电流值范围内时，所述永磁发电机控制器控制所述永磁发电机的三相绕组线圈为星形连接，并控制所述发动机的转速保持于第一基准转速范围内；当检测到负载电流值超出基准电流值范围时，所述永磁发电机控制器控制所述永磁发电机的三相绕组线圈为可防止环流的等效三角形连接，并控制所述发动机的转速保持于第二基准转速范围内。
2、 如权利要求1所述的永J兹发电机控制方法，其特征在于，所述永」磁发电机控制器控制所述永;兹发电机的三相绕组线圈为星形连接的步骤对应于发动机的轻载运行状态；所述永磁发电机控制器控制所述永磁发电机的三相绕组线圈为可防止环流的等效三角形连接的步骤对应于发动机的重载运行状态。
3、 一种串联型混合动力车的发电装置，包括发动机和与所述发动机连接的永磁发电机，所述永磁发电机具有三相绕组线圈，其特征在于，所述发电装置还包括永磁发电机控制器，其连接于所述发动机与所述7Ja兹发电机之间，当负载电流值在基准电流值范围内时，控制所述三相绕组线圈为星形连接，并控制所述发动机的转速保持于第一基准转速范围内；当负载电流值超出基准电流值范围时，控制所述三相绕组线圈为可防止环流的等效三角形连接，并控制所述发动机的转速保持于第二基准转速范围内，使得所述发动机处于最佳工况点；所述永磁发电机的正、负直流母线之间连接有储能装置，所述储能装置与所述永》兹发电机控制器电气连接。
4、 如权利要求3所述的串联型混合动力车的发电装置，其特征在于，所述发电装置还包括控制所述发动机转速的发动机ECU;所述永-兹发电机控制器包 括电控开关器件，其与所述三相绕组线圈的尾端连接；反馈控制装置，根据永磁发电机运行状态控制所述电控开关器件动作，所述 反馈控制装置还与所述发动机ECU连接，并通过所述发动机ECU控制所述发 动机转速。
5、 如权利要求4所述的串联型混合动力车的发电装置，其特征在于，所述 三相绕组线圈的头端和尾端分别连接有第一整流桥和第二整流桥，所述第一整 流桥、第二整流桥,分别与所述永磁发电机的正、负直流母线连接，通过直流母 线向外输出直流电能；所述电控开关器件设置于所述三相绕组线圈的尾端，所 述电控开关器件的三个端子分別与三相绕组线圈尾端的三个端子连接，当所述 电控开关器件由所述反馈控制装置控制吸合、导通时，能令与电控开关器件连 接的所述三相绕组线圈端子产生电气短路，使所述三相绕组线圈呈星形连接； 当所述电控开关器件断开时，因所述三相绕组线圈的两端同时与所述第一、第 二整流桥连接，所述三相绕组线圏呈等效三角形连接。
6、 如权利要求4所述的串联型混合动力车的发电装置，其特征在于，于所 述永磁发电机输出端连接有检测所述7lof兹发电机输出电流大小的电流互感器，所述电流互感器还与所述反^lt控制装置连接。
7、 如权利要求6所述的串联型混合动力车的发电装置，其特征在于，所述 反馈控制装置包括双基频控制器、电流比较器、电压比较器、转速比较器以及转速控制器； 所述双基频控制器中设置有基准电流、轻载工况对应的第一基准转速和重 载工况对应的第二基准转速；所述电流比较器的输入端，分别与所述电流互感器和所述双基频控制器的 基准电流输出端口连接，输出端与所述双基频控制器的输入端连接，比较所述 永磁发电机输出电流与所述双基频控制器中设置的基准电流；当所述永磁发电机输出电流在所述双基频控制器中设置的基准电流值范围内时，所述双基频控制器控制所述三相绕组线圈为星形连接；当所述永磁发电机输出电流超出所述 双基频控制器中设置的基准电流值范围时，所述双基频控制器控制所述三相绕 组线圈为可防止环流的等效三角形连接；所述电压比较器的输入端，分别与所述永磁发电机的直流母线和外部中央 控制器连接，所述中央控制器输出发电控制电压；所述电压比较器比较所述永 磁发电机输出电压与所述中央控制器输出的发电控制电压，输出转速控制信号；所述转速比较器的输入端，分别与所述发动机ECU的转速输出端和所述双 基频控制器的基准转速输出端连接，将所述发动机转速与所述双基频控制器中 设置的第 一基准转速或者第二基准转速进行比较,输出转速箝制信号；所述转速控制器的输入端，分别与所述电压比较器输出端和所述转速比较 器输出端连接，输出端与所述发动机ECU连接，根据所述电压比较器输出的转 速控制信号和所述转速比较器输出的转速箝制信号发送转速控制电压至所述发 动机ECU,以控制所述发动机的转速保持于第一基准转速或第二基准转速范围 内。
8、如权利要求3至7任一项所述的串联型混合动力车的发电装置，其特征 在于，所述储能装置为电池或者超级电容。
9 、 一种采用权利要求3至7任一项所述的串联型混合动力车的发电装置的 混合动力车。
10、如权利要求9所述的混合动力车，其特征在于，所述混合动力车包括 中央控制器，用于控制所述永磁发电机控制器，以根据运行状态调整所述永》兹发 电机的发电状态。
全文摘要
本发明涉及一种串联型混合动力车及其永磁发电机控制方法、发电装置，所述控制方法包括以下步骤当检测到负载电流值在基准电流值范围内时，永磁发电机控制器控制永磁发电机三相绕组线圈为星形连接，并控制发动机转速保持于第一基准转速范围内；当检测到负载电流值超出基准电流值范围时，永磁发电机控制器控制永磁发电机三相绕组线圈为可防止环流的等效三角形连接，并控制发动机转速保持于第二基准转速范围内。通过控制永磁发电机三相绕组线圈为星形或可防止环流的等效三角形连接，实现双基频发电，利用储能装置保证三相绕组线圈连接方式变化时，永磁发电机有稳定的输出电压。不管在轻载还是重载工况下，均能控制发动机始终保持于最佳工况点附近。
文档编号H02P9/04GK101686033SQ200810216609
公开日2010年3月31日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者张宏亮 申请人:张宏亮