基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)

1.一種基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括：
動力系統(tǒng)控制器：向電機控制器及發(fā)動機控制器發(fā)送指令；
中頻混磁電機：中頻混磁電機的輸入軸通過離合器與電控發(fā)動機相連，其輸出軸與變速箱的輸入軸相連；
直流發(fā)電機：向中頻混磁電機提供勵磁電流；
其中，電機控制器根據(jù)動力系統(tǒng)控制器發(fā)送的指令控制中頻混磁電機；發(fā)動機控制器調(diào)節(jié)電控發(fā)動機的轉(zhuǎn)速；直流發(fā)電機與中頻混磁電機之間還串聯(lián)有用于檢測中頻混磁電機的輸出電壓及調(diào)節(jié)勵磁電流方向和大小的發(fā)電控制器，所述發(fā)電控制器由動力系統(tǒng)控制器控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括向所述電機控制器提供電能的高壓電池組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述電機控制器與中頻用電設(shè)備之間設(shè)置有交流接觸器，所述動力系統(tǒng)控制器控制所述交流接觸器的斷開和閉合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括由所述動力系統(tǒng)控制器控制的變速箱執(zhí)行機構(gòu)及傳感器和離合器執(zhí)行機構(gòu)及傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述直流發(fā)電機向中頻混磁電機提供的勵磁電流由低壓蓄電池組穩(wěn)流。

基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本發(fā)明屬于車載電機發(fā)電與驅(qū)動系統(tǒng)，具體涉及一種同時可以實現(xiàn)車載恒頻恒壓發(fā)電及驅(qū)動的基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)。\n背景技術(shù)\n[0002] 在輪式車輛上配備武器系統(tǒng)，不但可以更加隱蔽和靈活的打擊目標，而且完成打擊任務(wù)后可以快速撤離戰(zhàn)場要地以有效的保護人員、車輛及武器裝備。目前的輪式車輛上的武器系統(tǒng)都是單獨的對其供電，因此，可以實現(xiàn)車載恒頻恒壓發(fā)電與電機驅(qū)動的動力電源系統(tǒng)是輪式車輛的重要研究方向之一。\n發(fā)明內(nèi)容\n[0003] 本發(fā)明的目的就是針對上述缺陷，提供一種利用同一中頻混磁電機，既可以提供車輛行車時的輔助動力，也可以在駐車時實現(xiàn)恒頻恒壓發(fā)電提供給車載武器系統(tǒng)中頻電源的基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)。\n[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)，包括：\n[0005] 動力系統(tǒng)控制器：向電機控制器及發(fā)動機控制器發(fā)送指令；\n[0006] 中頻混磁電機：中頻混磁電機的輸入軸通過離合器與電控發(fā)動機相連，其輸出軸與變速箱的輸入軸相連；\n[0007] 直流發(fā)電機：向中頻混磁電機提供勵磁電流；\n[0008] 其中，電機控制器根據(jù)動力系統(tǒng)控制器發(fā)送的指令控制中頻混磁電機；發(fā)動機控制器調(diào)節(jié)電控發(fā)動機的轉(zhuǎn)速。\n[0009] 還包括向所述電機控制器提供電能的高壓電池組。\n[0010] 所述直流發(fā)電機與中頻混磁電機之間還串聯(lián)有用于檢測中頻混磁電機的輸出電壓及調(diào)節(jié)勵磁電流方向和大小的發(fā)電控制器。\n[0011] 所述發(fā)電控制器由動力系統(tǒng)控制器控制。\n[0012] 所述電機控制器與中頻用電設(shè)備之間設(shè)置有交流接觸器，所述動力系統(tǒng)控制器控制所述交流接觸器的斷開和閉合。\n[0013] 還包括由所述動力系統(tǒng)控制器控制的變速箱執(zhí)行機構(gòu)及傳感器和離合器執(zhí)行機構(gòu)及傳感器。\n[0014] 所述直流發(fā)電機向中頻混磁電機提供的勵磁電流由低壓蓄電池組穩(wěn)流。\n[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果為：在車輛行車時，中頻混磁電機的磁場由永磁材料提供，為一個永磁同步電機，通過電機控制器的控制可以實現(xiàn)電機驅(qū)動、制動能量回收、車輛電動起步與行駛及變速箱自動換擋同步等功能；車輛駐車發(fā)電時，通過電控發(fā)動機恒轉(zhuǎn)速控制與中頻混磁電機的電壓調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)了中頻混磁電機的恒壓恒頻輸出，滿足負載瞬態(tài)變化和穩(wěn)態(tài)運行的電源質(zhì)量要求。\n附圖說明\n[0016] 下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中：\n[0017] 圖1為本發(fā)明基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)的組成示意圖。\n具體實施方式\n[0018] 如圖1所示為基于中頻混磁電機的動力與發(fā)電系統(tǒng)的組成示意圖，包括：中頻混磁電機3、動力系統(tǒng)控制器1、高壓電池組6、電機控制器2、直流發(fā)電機10（采用的是28V直流發(fā)電機）、電控發(fā)動機5、發(fā)動機控制器4（發(fā)動機ECM）、離合器15、離合器執(zhí)行機構(gòu)及傳感器13、變速箱7、變速箱執(zhí)行機構(gòu)及傳感器14、低壓蓄電池組12、發(fā)電控制器11、連接電纜及線束等。\n[0019] 其中，動力系統(tǒng)控制器1向電機控制器2及發(fā)動機控制器4發(fā)送指令，并且控制變速箱執(zhí)行機構(gòu)及傳感器14和離合器執(zhí)行機構(gòu)及傳感器13；高壓電池組6向電機控制器2提供電能；中頻混磁電機3的輸入軸通過離合器15與電控發(fā)動機5相連，其輸出軸與變速箱7的輸入軸相連；電機控制器2根據(jù)動力系統(tǒng)控制器1發(fā)送的指令控制中頻混磁電機3；\n發(fā)動機控制器4調(diào)節(jié)電控發(fā)動機5的轉(zhuǎn)速；28V直流發(fā)電機10向中頻混磁電機3提供所需的勵磁電流；由動力系統(tǒng)控制器1控制的發(fā)電控制器11串聯(lián)在28V直流發(fā)電機10與中頻混磁電機3之間，檢測中頻混磁電機3的輸出電壓及調(diào)節(jié)勵磁電流方向和大小，調(diào)節(jié)勵磁電流的方向和大小改變中頻混磁電機的磁場，實現(xiàn)了負載瞬態(tài)變化和穩(wěn)態(tài)運行的電壓波動要求；勵磁電流由低壓蓄電池組12穩(wěn)流；電機控制器2與中頻用電設(shè)備9之間設(shè)置有交流接觸器8，動力系統(tǒng)控制器1控制交流接觸器8的斷開和閉合。\n[0020] 工作原理：車輛行駛時，中頻混磁電機3的磁場由永磁材料提供，為一個永磁同步電機。根據(jù)車輛的行駛工況與駕駛員的意圖，電機控制器接2受動力系統(tǒng)控制器1的指令，控制中頻混磁電機3提供車輛輔助驅(qū)動動力，高壓電池組6提供電機控制器2所需的電能；\n當車輛制動時，中頻混磁電機3處于發(fā)電狀態(tài)，輔助車輛實現(xiàn)制動減速，同時電能存儲在高壓電池組6內(nèi)，從而構(gòu)成傳統(tǒng)的混合動力系統(tǒng)。\n[0021] 車輛行駛過程中的換擋，在離合器15斷開動力中斷時，電機控制器2接受動力系統(tǒng)控制器1的指令，控制中頻混磁電機3快速同步變速箱7輸入軸和變速箱7輸出軸的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)變速箱7無同步器的快速平穩(wěn)自動換擋。換擋完成后而離合器15未耦合時，中頻混磁電機3提供車輛驅(qū)動動力，減少了換擋時的動力中斷時間，同時發(fā)動機ECM4調(diào)節(jié)電控發(fā)動機5的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)與中頻混磁電機3轉(zhuǎn)速的同步，最后離合器15耦合，完成換擋。\n[0022] 因此，在車輛行車時，中頻混磁電機3可以提供車輛輔助動力、制動能量回收、車輛電動起步與行駛及變速箱自動換擋同步等功能。\n[0023] 車輛行駛過程中，交流接觸器8由動力系統(tǒng)控制器1控制為斷開狀態(tài)，以免因中頻混磁電機3的電壓變化對中頻用電設(shè)備9的沖擊。\n[0024] 車輛駐車發(fā)電時，電控發(fā)動機5、發(fā)動機ECM4、離合器15、離合器執(zhí)行機構(gòu)及傳感器13、中頻混磁電機3、28V直流發(fā)電機10，低壓蓄電池組12、發(fā)電控制器11、連接電纜及線束等構(gòu)成了車載恒頻恒壓供電系統(tǒng)。此時，中頻混磁電機3的磁場由永磁材料和勵磁電流提供，為混合勵磁發(fā)電機。此時，交流接觸器8由動力系統(tǒng)控制器1控制為閉合狀態(tài)。\n[0025] 車輛駐車發(fā)電時，電控發(fā)動機5處于恒轉(zhuǎn)速工作模式，離合器15處于耦合狀態(tài)，拖動中頻混磁電機3恒頻恒壓發(fā)電，實現(xiàn)了負載瞬態(tài)變化和穩(wěn)態(tài)運行的頻率波動要求。\n[0026] 中頻混磁電機3的電負載穩(wěn)定時，發(fā)動機ECM4控制電控發(fā)動機5的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)波動，保證中頻混磁電機3的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，從而實現(xiàn)中頻混磁電機3的輸出頻率電壓穩(wěn)定。中頻混磁電機3的轉(zhuǎn)速和勵磁電流不變，保證了中頻混磁電機3有穩(wěn)定的電壓輸出。\n[0027] 當中頻混磁電機3的電負載變化時，發(fā)動機ECM4控制電控發(fā)動機5瞬態(tài)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在一定范圍內(nèi)，并在短時間內(nèi)恢復(fù)到穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速，保證瞬態(tài)發(fā)電頻率變化幅度不超過±7%，并在3秒之內(nèi)恢復(fù)到穩(wěn)定頻率范圍之內(nèi)。\n[0028] 中頻混磁電機3的負載變化也會引起輸出電壓的變化，此時由電控發(fā)動機5拖動的28V直流發(fā)電機10提供勵磁電流，發(fā)電控制器11檢測中頻混磁電機3的輸出電壓、調(diào)節(jié)勵磁電流的方向和大小，從而調(diào)節(jié)中頻混磁電機3的瞬態(tài)電壓變化幅度不超過±20%，并在\n0.5秒之內(nèi)恢復(fù)到穩(wěn)定電壓范圍之內(nèi)。\n[0029] 通過電控發(fā)動機5恒轉(zhuǎn)速控制與中頻混磁電機3的電壓調(diào)節(jié)控制，實現(xiàn)了中頻混磁電機3的恒壓恒頻輸出，滿足負載瞬態(tài)變化和穩(wěn)態(tài)運行的電源質(zhì)量要求。因此，車輛駐車發(fā)電時，中頻混磁電機可輸出恒頻恒壓的中頻電源。\n[0030] 本系統(tǒng)實現(xiàn)了車載動力系統(tǒng)與車載電源系統(tǒng)的統(tǒng)一，結(jié)構(gòu)簡單，提高了可靠性，降低了成本及維護費用。\n[0031] 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。