全文摘要
一种增程式电动汽车控制系统及增程式电动汽车，该控制系统包括动力控制系统和换热控制系统；动力控制系统包括驱动电机控制单元、电池管理单元和微型燃气轮机控制单元；换热控制系统包括散热器控制单元、一级换热器控制单元和二级换热器控制单元。该控制系统根据汽车行驶所需的动力决定燃料量和压缩空气量，可实现燃料的低排放燃烧，适用于燃气轮机的燃烧控制，节省能源。另外，换热控制系统吸收二次涡轮做功后废气的热量，同时吸收电池组工作产生的热量并进行再利用；在高效利用能源的同时，给电池组降温，废气二次降温使之可直接排入空气；回收的热量用于给车室升温或给微型燃气轮机燃烧室助燃；环保节能，使能源得到高效利用。
主设计要求
1.一种增程式电动汽车控制系统，包括动力控制系统和换热控制系统；其特征在于：所述动力控制系统包括驱动电机控制单元(12)、电池管理单元(13)和微型燃气轮机控制单元(14)；所述微型燃气轮机控制单元(14)连接所述驱动电机控制单元(12)和电池管理单元(13)；所述换热控制系统包括散热器控制单元(9)、一级换热器控制单元(11)和二级换热器控制单元(10)；所述散热器控制单元(9)位于电池管理单元(13)的电池组(1301)外围并连接至所述一级换热器控制单元(11)；所述一级换热器控制单元(11)为压缩空气增温并控制压缩空气流量并连接至所述二级换热器控制单元(10)；所述二级换热器控制单元(10)连接车室(101)并给车室(101)升温。
设计方案
1.一种增程式电动汽车控制系统，包括动力控制系统和换热控制系统；其特征在于：
所述动力控制系统包括驱动电机控制单元(12)、电池管理单元(13)和微型燃气轮机控制单元(14)；所述微型燃气轮机控制单元(14)连接所述驱动电机控制单元(12)和电池管理单元(13)；
所述换热控制系统包括散热器控制单元(9)、一级换热器控制单元(11)和二级换热器控制单元(10)；所述散热器控制单元(9)位于电池管理单元(13)的电池组(1301)外围并连接至所述一级换热器控制单元(11)；所述一级换热器控制单元(11)为压缩空气增温并控制压缩空气流量并连接至所述二级换热器控制单元(10)；所述二级换热器控制单元(10)连接车室(101)并给车室(101)升温。
2.如权利要求1所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述驱动电机控制单元(12)包括驱动车轮旋转的驱动电机(1202)和驱动电机控制器(1201)，所述驱动电机控制器(1201)控制所述驱动电机(1202)的工作功率；
和\/或，所述微型燃气轮机控制单元(14)包括微型燃气轮机(1401)、功率控制模块(1402)和燃料控制模块(1403)，所述功率控制模块(1402)将燃料控制指令、空气控制指令分别发送到燃料控制模块(1403)和所述换热控制系统；
和\/或，所述电池管理单元(13)包括电池组(1301)与电池控制器(1302)，电池控制器(1302)通过通讯模块与驱动电机控制器(1201)连接；电池组(1301)分别与微型燃气轮机(1401)和驱动电机(1202)电连接；驱动电机(1202)与微型燃气轮机(1401)电连接；电池控制器(1302)通过通讯模块与微型燃气轮机控制单元(14)连接。
3.如权利要求1所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述散热器控制单元(9)包括用于给电池组(1301)散热的散热器(901)、设置在电池组(1301)上的温度传感器(904)、接收温度传感器(904)的温度值并根据温度值控制散热器工作的散热控制器(903)。
4.如权利要求3所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述散热器(901)上设置有与所述散热控制器(903)电连接的鼓风装置(902)。
5.如权利要求1所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述一级换热器控制单元(11)包括通过推动涡轮做功后的高温废气给压缩空气加热的一级换热器(1101)，控制压缩空气流量、接收动力控制系统发出的空气控制指令的一级换热器控制器(1103)以及位于一级换热器出气口、与一级换热器控制器电连接的压缩空气流量阀(1102)。
6.如权利要求4所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述二级换热器控制单元(10)包括通过一级换热器(1101)换热后的废气余热给散热器排出的空气加热的二级换热器(1001)，位于车室的室温计(1004)，接收室温计温度示数、控制车室升温的二级换热器控制器(1003)以及与二级换热器控制器(1003)电连接、控制由二级换热器(1001)加热后供给车室升温的热空气流量的热空气流量控制阀(1002)；所述热空气流量控制阀(1002)一端连接车室、另一端连接大气。
7.如权利要求2所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述微型燃气轮机(1401)为径流式叶轮微型燃气轮机或无叶片涡轮微型燃气轮机。
8.如权利要求3所述的增程式电动汽车控制系统，其特征在于，所述温度传感器(904)为热电阻式温度传感器或热电偶式温度传感器。
9.一种增程式电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的增程式电动汽车控制系统。
10.如权利要求9所述的增程式电动汽车，其特征在于，所述增程式电动汽车为商务车、跑车、公交车、物流车或城市轨道交通车。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及燃气动力学领域，具体涉及一种增程式电动汽车控制系统及增程式电动汽车。
背景技术
传统燃油车对能源的利用率不高，效率低，对环境的危害较大。随着环境和空气质量的变差，越来越多的人们对环境保护的意识加强，增程式电动汽车作为新能源车在诸多客观因素的促使下越来越受到人们的追捧。如何使能源的利用效率最大化，也已成为增程式电动汽车研究的重点。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种增程式电动汽车控制系统及包括该控制系统的增程式电动汽车，通过对动力装置和换热装置的控制，提高热效率，环保节能，使能源得到高效利用。
为达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
本实用新型的第一方面提供了一种增程式电动汽车控制系统，包括动力控制系统和换热控制系统；
所述动力控制系统包括驱动电机控制单元12、电池管理单元13和微型燃气轮机控制单元14；所述微型燃气轮机控制单元14连接所述驱动电机控制单元12和电池管理单元13；
所述换热控制系统包括散热器控制单元9、一级换热器控制单元11和二级换热器控制单元10；所述散热器控制单元9位于电池管理单元13的电池组1301外围并连接至所述一级换热器控制单元11；所述一级换热器控制单元11为压缩空气增温并控制压缩空气流量并连接至所述二级换热器控制单元10；所述二级换热器控制单元10连接车室101并给车室101升温。
在一些具体实施例中，所述驱动电机控制单元12包括驱动车轮旋转的驱动电机1202和驱动电机控制器1201，所述驱动电机控制器1201控制所述驱动电机1202的工作功率；
和\/或，所述微型燃气轮机控制单元14包括微型燃气轮机1401、功率控制模块1402和燃料控制模块1403，所述功率控制模块140将燃料控制指令、空气控制指令分别发送到燃料控制模块1403和所述换热控制系统；
和\/或，所述电池管理单元13包括电池组1301与电池控制器1302，电池控制器1302通过通讯模块与驱动电机控制器1201连接；电池组1301分别与微型燃气轮机1401和驱动电机1202电连接；驱动电机1201与微型燃气轮机1401电连接；电池控制器1302通过通讯模块与微型燃气轮机控制单元14连接。
在一些具体实施例中，所述散热器控制单元9包括用于给电池组1301散热的散热器901、设置在电池组1301上的温度传感器904、接收温度传感器904的温度值并根据温度值控制散热器工作的散热控制器903。
在一些具体实施例中，所述散热器901上设置有与所述散热控制器903电连接的鼓风装置902。
在一些具体实施例中，所述一级换热器控制单元11包括通过推动涡轮做功后的高温废气给压缩空气加热的一级换热器1101，控制压缩空气流量、接收动力控制系统发出的空气控制指令的一级换热器控制器1103以及位于一级换热器出气口、与一级换热器控制器电连接的压缩空气流量阀1102。
在一些具体实施例中，所述二级换热器控制单元10包括通过一级换热器1101换热后的废气余热给散热器排出的空气加热的二级换热器1001，位于车室的室温计1004，接收室温计温度示数、控制车室升温的二级换热器控制器1003以及与二级换热器控制器1003电连接、控制由二级换热器1001加热后供给车室升温的热空气流量的热空气流量控制阀1002；所述热空气流量控制阀1002一端连接车室、另一端连接大气。
在一些具体实施例中，所述微型燃气轮机1401为径流式叶轮微型燃气轮机或无叶片涡轮微型燃气轮机。
在一些具体实施例中，所述温度传感器904为热电阻式温度传感器或热电偶式温度传感器。
本实用新型的第二方面提供了一种增程式电动汽车，包括如前所述的增程式电动汽车控制系统。
在一些具体实施例中，所述增程式电动汽车为商务车、跑车、公交车、物流车或城市轨道交通车。
综上所述，本实用新型提供了一种增程式电动汽车控制系统及增程式电动汽车，该控制系统包括动力控制系统和换热控制系统；所述动力控制系统包括驱动电机控制单元、电池管理单元和微型燃气轮机控制单元；所述换热控制系统包括散热器控制单元、一级换热器控制单元和二级换热器控制单元。本实用新型根据汽车行驶所需的动力决定燃料量和压缩空气量，可实现燃料的低排放燃烧，适用于燃气轮机的燃烧控制，节省能源。另外，本实用新型带有换热控制系统，吸收二次涡轮做功后废气的热量，同时吸收电池组工作产生的热量并进行再利用；在高效利用能源的同时，给电池组降温，废气二次降温使之可直接排入空气；回收的热量用于给车室升温或给微型燃气轮机燃烧室助燃；环保节能，使能源得到高效利用。
附图说明
图1为本实用新型的增程式电动汽车的结构框图；
图2为本实用新型的增程式电动汽车控制系统的结构框图。
附图标记：
1、车体；101、车室；102、车轮；2、驱动电机；3、储能系统；301、电池组；4、微型燃气轮机；401、发电机；402、压缩机；403、燃烧室；404、涡轮；5、换热系统；501、散热器；502、二级换热器；503、一级换热器；6、压缩空气进气口；601、第一输送管；602、第二输送管；7、进风口；701、第五输送管；702、第六输送管；8、排气管；801、第三输送管；802、第四输送管；9、散热器控制单元；901、散热器；902、鼓风装置；903、散热器控制器；904、温度传感器；10、二级换热器控制单元；1001、二级换热器；1002、热空气流量控制阀；1003、二级换热器控制器；1004、室温计；11、一级换热器控制单元；1101、一级换热器；1102、压缩空气流量阀；1103、一级换热器控制器；12、驱动电机控制单元；1201、驱动电机控制器；1202、驱动电机；13、电池管理单元；1301、电池组；1302、电池控制器；14、微型燃气轮机控制单元；1401、微型燃气轮机；1402、功率控制模块；1403、燃料控制模块。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
一种增程式电动汽车，如图1所示，包括车体1、驱动电机2、储能系统3、微型燃气轮机4和换热系统5。车体1包括车室101和车轮102；驱动电机2、储能系统3、微型燃气轮机4和换热系统5位于车室1内。储能系统3包括电池组301。微型燃气轮机4包括发电机401、压缩机402、燃烧室403和涡轮404。换热系统5包括散热器501、一级换热器503和二级换热器502。压缩机402上设置有压缩空气进气口6，使得空气进入压缩机402形成为压缩空气。压缩机402通过第一输送管601与一级换热器503连接，压缩空气通过第一输送管601进入一级换热器503进行加热。一级换热器503通过第二输送管602与燃烧室403连接，加热后的压缩空气通过第二输送管602进入燃烧室403，供燃烧室403内的燃气充分燃烧。燃烧室403的排气口连接涡轮404，燃烧室403内燃烧后的气体做功推动涡轮404转动，带动发电机401发电。发电机401与电池组301和驱动电机2电连接，发电机401发电的电能供给电池组301和\/或驱动电机2，驱动电机2带动车轮102转动，因此增程式电动汽车得以行驶。
进一步的，一级换热器503和涡轮404之间设置有第三输送管801，涡轮404产生的尾气通过第三输送管801进入一级换热器503，利用高温尾气的热量对其内的压缩空气进行加热。
进一步的，一级换热器503和二级换热器502之间设置有第四输送管802，一级换热器503内的高温尾气给压缩空气加热后通过第四输送管802进入二级换热器502，利用尾气余热对通过第五输送管701进入二级换热器502的气体加热后，通过第六输送管702送入车室101内给车室升温；尾气的余热在二级换热器502被吸收后该尾气通过排气管8排出。可见，由涡轮404排出的高温尾气经过一级换热器503、二级换热器502二次吸收后排出，充分利用了尾气的热量，起到节能环保的作用。
进一步的，散热器501设置在电池组301外围，散热器501的一端设置有进风口7，另一端通过第五输送管701与所述二级换热器502连接。散热器501与第五输送管701的连接处设置有鼓风装置，给空气流动提供动力，空气不断从进风口7经电池组301外围通过第五输送管701流入二级换热器502，带走电池组301工作产生的热量。一方面为电池组301进行散热，另一方面可以将加热的空气通过二级换热器502进一步加热后进入车室101，以提高车室101内的温度。
如图2所示，本实用新型还提供了一种增程式电动汽车控制系统，包括动力控制系统和换热控制系统。该动力控制系统通过控制驱动电机1202工作，为增程式电动汽车提供动力；该换热控制系统包括位于电池组1301外围、用于电池组1301散热的散热器控制单元9、用于压缩空气增温并控制空气流量的一级换热器控制单元11以及用于给车室升温的二级换热器控制单元10。
进一步的，所述散热器控制单元9包括用于给电池组1301散热的散热器901、设置在电池组1301上的温度传感器904、接收温度传感器904的温度值并根据温度值控制散热器工作的散热控制器903；优选的所述散热器901上设置有与所述散热控制器903电连接的鼓风装置902，所述散热控制器903通过控制鼓风装置902的功率控制散热器901工作，给电池组1301散热。
进一步的，所述一级换热器控制单元11包括用于通过推动涡轮做功后的高温废气给压缩空气加热的一级换热器1101，用于控制压缩空气流量、接收动力控制系统发出的空气控制指令的一级换热器控制器1103，位于一级换热器出气口、与一级换热器控制器电连接的压缩空气流量阀1102；所述一级换热器控制器1103根据所述空气控制指令控制所述压缩空气流量阀1102的流量。
进一步的，所述二级换热器控制单元10包括用于通过一级换热器1101换热后的废气余热给散热器排出的空气加热的二级换热器1001，位于车室的室温计1004，接收室温计温度示数、控制车室升温的二级换热器控制器1003，与二级换热器控制器1003电连接、控制由二级换热器1001加热后供给车室升温的热空气流量的热空气流量控制阀1002；优选的，所述热空气流量控制阀1002一端连接车室、另一端连接大气，在车室温度较高时减少给车室加热的热空气流量，减少的热空气排入大气。
进一步的，所述动力控制系统包括用于控制微型燃气轮机工作的微型燃气轮机控制单元14、用于管理电池组1301工作的电池管理单元13、用于接收增程式电动汽车的行驶命令并控制驱动电机工作的驱动电机控制单元12。所述驱动电机控制单元12包括驱动车轮旋转的驱动电机1202，接收增程式电动汽车的行驶命令控制所述驱动电机1202工作功率并发出驱动电机输入电压指令的驱动电机控制器1201。所述微型燃气轮机控制单元14包括微型燃气轮机1401、功率控制模块1402、燃料控制模块1403，功率控制模块1402通过计算确定燃料控制指令、空气控制指令，燃料控制指令发送到燃料控制模块1403，燃料控制模块1403根据指令进行相应控制；空气控制指令发送到换热控制系统，换热控制系统根据指令进行相应控制。所述电池管理单元13包括电池组1301与电池控制器1302，电池控制器1302通过通讯模块与驱动电机控制器1201连接，能够接收驱动电机1202的输入电压指令，确定电池组1301的工作模式并传达给电池组1301；电池组1301与微型燃气轮机1401电连接，在充电模式时接收微型燃气轮机1401发出的电能；电池组1301与驱动电机1202电连接，在放电模式时为驱动电机1202工作提供电能；驱动电机1201与微型燃气轮机1401电连接，在行进模式时，由微型燃气轮机1401和\/或电池组1301为驱动电机1202工作提供电能。电池控制器1302通过通讯模块与微型燃气轮机控制单元14连接，在开启电池组充电模式、行进模式时，发送信号给微型燃气轮机控制单元14，控制微型燃气轮机1401启动。
进一步的，所述微型燃气轮机1401为径流式叶轮微型燃气轮机或无叶片涡轮微型燃气轮机。
进一步的，所述温度传感器904为热电阻式温度传感器或热电偶式温度传感器。
进一步的，所述增程式电动汽车为商务车、跑车、公交车、物流车、城市轨道交通车。
综上所述，本实用新型提供了一种增程式电动汽车控制系统及增程式电动汽车，该控制系统包括动力控制系统和换热控制系统；所述动力控制系统包括驱动电机控制单元、电池管理单元和微型燃气轮机控制单元；所述换热控制系统包括散热器控制单元、一级换热器控制单元和二级换热器控制单元。本实用新型根据汽车行驶所需的动力决定燃料量和压缩空气量，可实现燃料的低排放燃烧，适用于燃气轮机的燃烧控制，节省能源。另外，本实用新型带有换热控制系统，吸收二次涡轮做功后废气的热量，同时吸收电池组工作产生的热量并进行再利用；在高效利用能源的同时，给电池组降温，废气二次降温使之可直接排入空气；回收的热量用于给车室升温或给微型燃气轮机燃烧室助燃；环保节能，使能源得到高效利用。
应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920013056.9
申请日:2019-01-04
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209795208U
授权时间:20191217
主分类号:B60L50/15
专利分类号:B60L50/15;F02G5/02
范畴分类:32B;37C;
申请人:迅玲腾风汽车动力科技（北京）有限公司
第一申请人:迅玲腾风汽车动力科技（北京）有限公司
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