增程器以及增程式电动车的制作方法

1.本技术主要涉及汽车技术领域，尤其涉及一种增程器以及增程式电动车。


背景技术：

2.在低温环境下，由于道路阻力增加、电池的充放电性能衰减、车内有加热需求等方面的原因，导致电动汽车低温环境下续驶里程大打折扣。尤其是在低温天气较为普遍的北方地区，很难实现电动汽车的普及。
3.针对北方用户，现有技术中有两种电动汽车备选方案。一种方案是当前的增程式电动汽车，在低温(车外环境温度低于0摄氏度)环境下增程器一边发电一边提供热能。但满足gb/t 19753的增程器方案中产生的部分热能浪费无法利用，变工况使发电效率相对较低。现有的增程器能量利用率较低，控制策略较复杂，并且成本较高。
4.另一种方案是在车辆中增加柴油加热系统，燃烧柴油用于电池、汽车室内加热。柴油加热炉方案只能产生低附加值热能，无法产生附加值更高的电能，无法提高低温环境下的续驶里程。
5.上述两种方案能解决北方电动汽车在低温条件下续航不足的问题，但两个方案在能量利用效率和节能上仍有待进一步改进。因此，如何提高低温环境下的电动汽车的能量利用效率及节能要求是本领域技术人员亟需解决的问题之一。


技术实现要素：

6.本技术要解决的技术问题是提供一种增程器以及增程式电动车，能够提高低温环境下的电动汽车的能量利用效率及节能要求。
7.为解决上述技术问题，本技术提供了一种增程器，用于增程式电动车，所述增程式电动车包括热循环系统、热交换装置和动力系统；所述增程器产生的热能通过所述热循环系统传递至所述热交换装置；所述增程器产生的电能传递至所述动力系统；以及当车外环境温度低于0摄氏度时，所述增程器被设置成：当所述增程式电动车在gb/t 38146.1里的中国乘用车行驶工况中的至少部分速度区间下行驶时，所述增程器的可持续功率小于保持电池电量不变所需的功率。
8.在本技术的一实施例中，当车外环境温度低于0摄氏度时，所述增程器产生的热能大于等于所述增程器传递至所述热交换装置的热能的95％。
9.在本技术的一实施例中，当车外环境温度低于0摄氏度时，所述增程器产生的热能和电能满足以下关系：
10.(e1+e2)/(e1+e2)≥95％
11.其中，e1为所述增程器产生的总热能，e2为所述增程器产生的总电能，e1为所述增程器通过所述热循环系统传递至所述热交换装置的热能，e2为所述增程器传递至所述动力系统的电能。
12.在本技术的一实施例中，所述增程器外部包裹有保温材料。
13.在本技术的一实施例中，所述增程器包括电能转换装置，所述电能转换装置包括内燃机或氢氧燃料电池。
14.在本技术的一实施例中，当所述电能转换装置为内燃机时，当车外环境温度低于0摄氏度时，所述增程器通过所述热循环系统传递至所述热交换装置的热能大于所述增程器传递至所述动力系统的电能。
15.为解决上述技术问题，本技术还提供了一种增程式电动车，包括如上所述的增程器、热循环系统、热交换装置和动力系统。
16.在本技术的一实施例中，所述热循环系统为水循环系统。
17.在本技术的一实施例中，所述增程器产生的电能是通过直流母线传递至所述动力系统。
18.在本技术的一实施例中，所述热交换装置是所述增程式电动车的车身热能需求设备的热交换器。
19.本技术的增程器以及增程式电动车能够满足电池加热与车身室内采暖，并同时辅助发电为动力系统提供能量。与现有的满足gb/t 1975的增程器方案相比，本技术的增程器和增程式电动车的成本更低，控制策略更简单，能量利用率更高，能够提高低温环境下的电动汽车的能量利用效率及节能要求。相对于柴油加热方案，本技术的增程器和增程式电动车除了可以充分利用附加值较低的热能外，还可将部分能量转换为附加值更高的电能用于驱动车辆，进一步提高低温环境下的续驶里程。
附图说明
20.包括附图是为提供对本技术进一步的理解，它们被收录并构成本技术的一部分，附图示出了本技术的实施例，并与本说明书一起起到解释本技术原理的作用。
21.图1是根据本技术一实施例示出的增程器的方案示意图。
具体实施方式
22.为了更清楚地说明本技术的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本技术应用于其他类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
23.如本技术和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
24.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而
不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
25.本技术提供了一种用于增程式电动车的增程器。图1是根据本技术一实施例示出的增程器的方案示意图。如图1所示，包含本实施例的增程器的增程式电动车包括增程器1、热循环系统2、热交换装置3、动力系统(未示出)、燃料存储装置4和直流母线5。
26.增程器1产生的热能通过热循环系统2传递至热交换装置3。在本技术的一实施例中，热循环系统2为水循环系统。在本技术的一实施例中，热交换装置3是增程式电动车的车身热能需求设备的热交换器，例如电池包和室内采暖装置等。
27.增程器1产生的电能传递至车辆的动力系统。在本技术的一实施例中，增程器1产生的电能是通过车辆高压直流母线5传递至动力系统。
28.在本技术的一实施例中，增程器1可以包括电能转换装置，电能转换装置可以包括内燃机或氢氧燃料电池。
29.本技术中的增程器的定义不包括燃料存储装置4。燃料存储装置4可以为油箱或储氢罐等装置，本技术对此不作限定。
30.当车外环境温度低于0摄氏度时，增程器1被设置成：当增程式电动车在gb/t 38146.1里的中国乘用车行驶工况(cltc
‑
p)中的至少部分速度区间下行驶时，增程器1的可持续功率小于保持电池电量不变所需的功率。中国乘用车行驶工况包括低速(1部)、中速(2部)、高速(3部)3个速度区间。也就是说，当采用本实施例的增程器1的增程式电动车在至少1个上述速度区间行驶时，增程器1的可持续功率不能使电池soc(电池电量，state of charge)保持不变。
31.在本技术的一实施例中，当车外环境温度低于0摄氏度时，增程器1产生的热能可以大于等于增程器1传递至热交换装置3的热能的95％。也就是说，增程器1产生的热能基本上都传递至车辆的热交换装置3。并且，增程器1传递至热交换装置3的热能基本上满足车辆对热能的需求。
32.在本技术的一实施例中，当车外环境温度低于0摄氏度时，增程器1产生的热能和电能可以满足以下关系：
33.(e1+e2)/(e1+e2)≥95％
34.其中，e1为增程器1产生的总热能，e2为增程器1产生的总电能，e1为增程器1通过热循环系统2传递至热交换装置3的热能，e2为增程器1传递至动力系统的电能。也就是说，增程器1产生的热能和电能中至少95％能被车辆使用，增程器1的能量利用效率高。
35.在本技术的一实施例中，当电能转换装置为内燃机时，当车外环境温度低于0摄氏度时，增程器1通过热循环系统2传递至热交换装置3的热能可以大于增程器1传递至动力系统的电能。也就是说，当车辆采用内燃机方案时，增程器1在低温环境下以热能利用为主。
36.在本技术的一实施例中，增程器1外部可以包裹有保温材料6。通过在增程器1外部包括保温材料6，在增程器1内部通过热循环系统2将热能输出到整车需要加热的部件中，可以减少增程器1的热能流失避免浪费，进一步提高增程器1的热能利用效率。
37.综上所述，本技术的增程器在采用恒定功率发电和发热时，能够满足电池加热与车身室内采暖，并同时辅助发电为动力系统提供能量。与现有的满足gb/t 1975的增程器方
案相比，本技术的增程器和增程式电动车的成本更低，控制策略更简单，能量利用率更高，能够提高低温环境下的电动汽车的能量利用效率及节能要求。由于按照法规满足电量保持模式，现有的增程器的功率可能至少要保持8～12kw。而本技术的增程器的发电功率则可降低至1～2kw，并且显著减少增程器体积和降低增程器成本。相对于柴油加热方案，本技术的增程器和增程式电动车除了可以充分利用附加值较低的热能外，还可将部分能量转换为附加值更高的电能用于驱动车辆，进一步提高低温环境下的续驶里程。
38.上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述申请披露仅仅作为示例，而并不构成对本技术的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本技术进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本技术中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本技术示范实施例的精神和范围。
39.同时，本技术使用了特定词语来描述本技术的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
40.应当注意的是，为了简化本技术披露的表述，从而帮助对一个或多个申请实施例的理解，前文对本技术实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本技术对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
41.在一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有
±
20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需的特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位，并采用一般位数保留的方法。尽管本技术的一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
42.虽然本技术已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本技术，在没有脱离本技术精神的情况下还可做出各种等效的变化或替换，因此，只要在本技术的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本技术的权利要求书的范围内。