[发明专利]一种增程器发电装置及车辆

说明书

本申请提供了一种增程器发电装置及车辆，增程器发电装置包括发动机、发电机和曲轴。曲轴包括第一端和第二端，发动机上设有活塞结构，活塞结构与第一端连接。发电机为双凸极电机，包括转子和定子，转子与第二端连接。通过曲轴直接将发动机与发电机连接，取消飞轮与减震器的设置，减小了发电装置的惯量，提高系统响应速度。其中，当活塞结构运行至上止点时，至少一个转定角度处于预设角度范围内，发电装置能够通过机械对齐的方式将脉动扭矩能量直接转化为电能并均匀化。因此，本申请的增程器发电装置具有响应速度快、控制简单的特点。

技术领域

本申请涉及车辆增程器领域，特别涉及一种增程器发电装置及车辆。

背景技术

随着电动汽车的发展，越来越多的消费者选择使用电动汽车作为日常的代步工具，但纯电动车因其电池能量密度低、安全性差等因素的影响，消费者往往更愿意选择增程式电动车。增程式电动车可以通过高能量密度的燃料(如汽油等)通过发动机燃烧获得的机械能，再通过发电机转化成电能给驱动电机提供能源驱车，并且相对于纯电动车来说，增程式电动车上会装配小电量电池包来提供第二种能量来源。

现有技术下，增程器发动机因功率变小，出于降本考虑通常采用低缸数发动机。低缸数增程器发动机同等条件下的飞轮内扭矩峰值较多缸机明显增大，同时低缸数增程器发动机需要更大惯量的飞轮才能实现同样的飞轮后端速度波动限值。由于现有技术下增程器往往使用较大惯量的飞轮，而较大惯量飞轮在功率跟随时，增程器的扭矩响应速度远远无法与车辆驱动电机匹配。

由于使用飞轮带来较大惯量导致响应速度变慢，现有的增程器使用中往往会出现一些问题。首先增程器烧油发电相较于外部充电来说成本更高，由于其响应速度较慢，在行驶过程中增程器发电的部分经过电池的充放电才进入驱动电机，造成了一部分的浪费。其次，当驱动功率需求远大于电池放电功率时，比如途中加速超车时，此时需要增程器迅速输出比较大的发电功率帮助满足驱动高功率超车的需求。因增程器系统惯性大，发电功率部分动态响应慢，就会造成超车过程中提速慢的问题。同时，当增程式电动车高速行驶过程中突然收油门至0，由于飞轮大惯量的特性，无法马上停止，在接近100％SOC时，电池可承受的最大充电功率非常小(几个千瓦)，所以几十千瓦的惯性功率有可能造成电池过冲甚至推高直流母线电压超过功率器件最大承受电压，从而造成器件损坏。

发明内容

本申请要解决是大惯量飞轮导致增程器响应速度慢的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请实施例公开了一种增程器发电装置，包括发动机、发电机和曲轴，曲轴包括第一端和第二端，发动机上设有活塞结构，活塞结构与第一端连接，发电机为双凸极电机，包括转子和定子，转子与第二端连接，其中，当活塞结构运行至上止点时，至少一个转定角度处于预设角度范围内，转定角度为转子的转子齿的齿极轴线与离该转子齿最近的定子的定子齿的齿极轴线之间的夹角。

进一步地，发电机为具有N个转子齿的电机，预设角度范围为60/N机械度-160/N机械度。

进一步地，第二端与转子的机械接触面呈预定圆周角度固定，预定圆周角度为当活塞结构运行至上止点，且转定角度处于预设角度范围内时，第二端与转子的机械接触面所确定的角度值。

进一步地，发电机还包括外壳，定子与外壳固定，定子相对发动机呈预定定子角度，预定定子角度为当活塞结构运行至上止点，且转定角度处于预设角度范围内时，定子相对发动机所确定的角度值。

进一步地，发电机为三相6定子齿4转子齿开关磁阻电机，还包括控制器电路，控制器电路包括三组相绕组，相绕组设置于定子的凸极上。

进一步地，发电机内还设有转子位置传感器，转子位置传感器用于检测转子相对于定子的角度位置。

进一步地，控制器电路还包括电子开关和二极管，电子开关和二极管用于与相绕组配合励磁。

进一步地，控制器电路还包括储能单元，储能单元包括车辆的动力总成的驱动电池和支撑电容。