CN116207840A - 一种混合动力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力发电机，具体包括：在电池组电量不足时，若接外接交流电源，将外接交流电源的交流输出转换为电池组充电和为直流负载供电；若未接外接交流电源，将双凸极发电机的交流输出转换为电池组充电和为直流负载供电。未接外接交流电源且电池组电量充足时，电池组提供混合动力发电机的直流输出，并且若交流负载轻载，将电池组直流输出转换为交流负载供电；若交流负载为一般负载，将双凸极发电机的交流输出转换为交流负载供电；若交流负载重载，将双凸极发电机的交流输出和电池组的直流输出共同转换为交流负载供电。本发明能够实现多种工作模式，且双凸极发电机的交流输出经整流稳压后能直接为电池组充电，提升了直流充电效率。

Description

一种混合动力发电机

技术领域

本发明涉及动力研究技术领域，特别涉及一种混合动力发电机。

背景技术

现有的轻便型便携式逆变发电机由内燃发动机带动双凸极发电机发电，并经过逆变器逆变成稳定的交流电压输出。逆变器用于产生交流输出，而在很多应用场景中逆变发电机同时需要低压直流电压输出，用于给电池充电或者给其他直流电源负载供电，在这种场合中，逆变发电机的输出中同时还有DC-DC变换输出。

以上逆变发电机的逆变器交直流转换以及DC-DC变换电路多为单向变换，是不可逆的，这就使得电路的元件没有得到充分利用。并且现有的逆变发电机仅能将双凸极发电机的输出变换成交流或者直流输出，无法进行与电池合并发电，例如不能将内燃发动机带动的双凸极发电机与电池同时向负载供应交流电,以实现小功率的发动机启动和运行大功率的负载。而针对直流充电应用较多的场景，需要更高的直流充电效率，传统的方案需要经过AC-DC或DC-DC变换，这导致了直流充电效率的降低，带来了更多的损耗。此外，现有逆变发电机能够提供的工作模式较少，不能适应多种应用场景。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种混合动力发电机，技术方案如下所述：

一种混合动力发电机，包括：

内燃发动机、双凸极发电机、电池组以及控制模块；

所述控制模块包括：整流稳压电路、双向DC-DC变换电路、逆变电路和检测控制单元；

在所述混合动力发电机连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，所述检测控制单元启动所述双向DC-DC变换电路，所述外接交流电源的交流输出经所述逆变电路中的功率器件整流后，由所述双向DC-DC变换电路进行降压处理，输入至所述电池组，为所述电池组充电；

在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于所述第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，所述检测控制单元启动所述内燃发动机、双凸极发电机以及整流稳压电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经所述整流稳压电路整流后，分别输入至所述电池组以及所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述电池组进行充电并为所述直流负载供电；

若在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，所述检测控制单元检测与所述混合动力发电机对应的交流负载的负载率是否小于第一预设阈值；

若所述负载率小于所述第一预设阈值，启动所述双向DC-DC变换电路和逆变电路，所述电池组的直流输出，经过所述双向DC-DC变换电路进行升压处理后，由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电；

若所述负载率不小于所述第一预设阈值，判断所述负载率是否小于第二预设阈值，若所述负载率小于所述第二预设阈值，启动所述内燃发动机、双凸极发电机、整流稳压电路、双向DC-DC变换电路和逆变电路，所述双凸极发电机产生的交流输出经过整流稳压电路整流后，由所述双向DC-DC变换电路进行升压处理，再由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电；

若所述负载率不小于所述第二预设阈值，启动所述内燃发动机、双凸极发电机、整流稳压电路、双向DC-DC变换电路和逆变电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经过整流稳压电路整流后，输入所述双向DC-DC变换电路进行升压处理；所述电池组产生的直流输出输入所述双向DC-DC变换电路进行升压处理；所述双向DC-DC变换电路输出进行升压处理后的直流输出，由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。

上述的混合动力发电机，可选的，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源，且所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量的情况下，在对所述电池组充电的过程中，若需要为所述混合动力发电机对应的交流负载供电，所述检测控制单元还配置为启动所述双向DC-DC变换电路和逆变电路，将所述双凸极发电机产生的交流输出经所述整流稳压电路整流后，分流至所述双向DC-DC变换电路进行升压处理，再由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。

上述的混合动力发电机，可选的，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率小于所述第一预设阈值时，若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，所述电池组的直流输出分流至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。

上述的混合动力发电机，可选的，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率不小于所述第一预设阈值但小于所述第二预设阈值时，若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，所述电池组的直流输出输入至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。

上述的混合动力发电机，可选的，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率不小于所述第二预设阈值时，若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，所述电池组的直流输出分流至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。

上述的混合动力发电机，可选的，在所述混合动力发电机连接外接交流电源，且所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量的情况下，若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，所述外接交流电源的交流输出经所述逆变电路和所述双向DC-DC变换电路后，分流至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。

上述的混合动力发电机，可选的，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率小于所述第一预设阈值时，仅由所述电池组的直流输出转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述交流负载供电，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于所述第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，所述检测控制单元还配置为启动所述内燃发动机、双凸极发电机以及整流稳压电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经过所述整流稳压电路整流后分别输入至所述电池组和所述双向DC-DC变换电路，为所述电池组充电，以及经所述双向DC-DC变换电路进行升压处理后，由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。

上述的混合动力发电机，可选的，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率不小于所述第二预设阈值时，由所述电池组的直流输出和所述双凸极发电机的交流输出共同转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述交流负载供电，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于所述第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，关闭所述逆变电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经过所述整流稳压电路整流后，输入至所述电池组，为所述电池组充电。

上述的混合动力发电机，可选的，所述电池组包括多个并联的电池，所述多个并联的电池包括设置于所述混合动力发电机内的电池与所述混合动力发电机外部的电池。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：一种混合动力发电机，具体包括：在电池组的剩余电量小于所述第一预设电量时，若所述混合动力发电机连接外接交流电源，将外接交流电源的交流输出经所述逆变电路整流和所述双向DC-DC变换电路降压后为所述电池组充电；若所述混合动力发电机未连接外接交流电源，将所述双凸极发电机的交流输出经所述整流稳压电路整流后，分别为所述电池组充电和为直流负载供电。在所述混合动力发电机未连接外接交流电源且所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量时，若所述负载率小于所述第一预设阈值，将所述电池组的直流输出经所述双向DC-DC变换电路升压和所述逆变电路转换后为所述混合动力发电机对应的交流负载供电；若所述负载率不小于所述第一预设阈值但小于所述第二预设阈值，将所述双凸极发电机的交流输出经过整流稳压电路、双向DC-DC变换电路和逆变电路后为所述混合动力发电机对应的交流负载供电；若所述负载率不小于所述第二预设阈值，将所述双凸极发电机的交流输出经整流稳压电路整流后输入所述双向DC-DC变换电路，将所述电池组的直流输出输入所述双向DC-DC变换电路，所述双向DC-DC变换电路输出进行升压处理后的直流输出并经逆变电路转换后为交流负载供电。本发明实施例提供的方案中，能够实现多种工作模式，适应更多应用场景；双凸极发电机的交流输出经整流稳压电路进行整流稳压后能够直接为电池组和直流负载供电，由于不需要经过AC-DC或DC-DC变换，减少了损耗，提升了直流充电效率；另外利用双向DC-DC变换器实现了电流的双向流动，使得电池组不仅能与双凸极发电机共同地为负载供电，以小功率启动实现大功率负载输出，还能够被双凸极发电机或者被外接交流电源充电，提升了结构的利用率。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的一种混合动力发电机的整体结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种混合动力发电机的具体结构框图；

图3为本发明实施例提供的一种混合动力发电机的工作流程图；

图4为在由外接交流电源为电池组充电和为直流负载供电情况下，本发明实施例提供的一种混合动力发电机内部参与工作的各部件间的连接结构示意图；

图5为在由双凸极发电机为电池组充电以及为直流负载和交流负载供电情况下，本发明实施例提供的一种混合动力发电机内部参与工作的各部件间的连接结构示意图；

图6为在由电池组为直流负载和交流负载供电情况下，本发明实施例提供的一种混合动力发电机内部参与工作的各部件间的连接结构示意图；

图7为在由双凸极发电机为交流负载供电情况下，本发明实施例提供的一种混合动力发电机内部参与工作的各部件间的连接结构示意图；

图8为在由双凸极发电机和电池组共同为交流负载供电、电池组还为直流负载供电情况下，本发明实施例提供的一种混合动力发电机内部参与工作的各部件间的连接结构示意图；

图9为本发明实施例提供的一种混合动力发电机中逆变电路的电路结构图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参考图1示出了，本发明实施例提供的一种混合动力发电机的整体结构框图，包括内燃发动机、双凸极发电机、电池组以及控制模块，混合动力发电机通常还包括发电机外壳和其他附件。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，内燃发动机是用于驱动双凸极发电机工作产生交流输出，内燃发动机和双凸极发电机属于混合动力发电机的动力发电机构；除动力发电外，本发明还提供电池组与动力发电机构共同发电。电池组可以外接在混合动力发电机之外，也可以内置在混合动力发电机中。所述电池组包括多个并联的电池，可以仅由所述混合动力发电机内原本的电池构成所述电池组；也可以将所述混合动力发电机外部的其他外接电池并联进来，与所述混合动力发电机内原本的电池共同构成所述电池组。

参考图2示出了，本发明实施例提供的一种混合动力发电机的具体结构框图，其中控制模块包括整流稳压电路、双向DC-DC变换电路、逆变电路和检测控制单元；检测控制单元的作用包括检测混合动力发电机是否外接交流电源、检测电池组电量是否小于第一预设电量、检测所述混合动力发电机是否连接直流负载和交流负载，以及检测交流负载的负载率，并根据检测结果控制所述混合动力发电机内的其他部件，如内燃发动机、双凸极发电机、整流稳压电路、双向DC-DC变换电路、逆变电路以及电池组。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，在所述混合动力发电机连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元还用于检测所述电池组的剩余电量是否小于第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，证明所述电池组需要充电，由于连接外接交流电源，可由外接交流电源为电池组充电，如利用市电给电池组充电。此时所述检测控制单元启动所述双向DC-DC变换电路，所述外接交流电源的交流输出经所述逆变电路中的功率器件整流后，由所述双向DC-DC变换电路进行降压处理，输入至所述电池组，为所述电池组充电，此时本发明实施例提供的一种混合动力发电机就是一台完全静音的电池充电器。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，在混合动力发电机为交流负载供电时，逆变电路工作，逆变电路的交流端作为整个混合动力发电机的交流输出端，输出满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出；而在外接交流电源时，逆变电路不工作，此时将所述外接交流电源的交流输出接到逆变电路的交流端，这种情况下逆变单元虽然不工作，但是构成逆变单元的功率器件的续流二极管兼做了整流稳压电路的作用，因此虽然逆变单元不工作，但外接交流电源的交流输出能够被逆变单元中功率器件的续流二极管整流为直流输出。参考图9示出了，本发明实施例提供的逆变电路使用功率器件IGBT或MOSFET组成的桥式电路。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，在所述混合动力发电机连接外接交流电源，且所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量的情况下，外接交流电源虽然是用于为电池组充电，但若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，还可以将所述外接交流电源的交流输出经所述逆变电路整流和所述双向DC-DC变换电路降压后，分流至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。此时外接交流电源同时为所述电池组充电和为所述混合动力发电机对应的直流负载供电。此时混合动力发电机内部模块工作情况参考图4，未参与工作的部件未在图中画出。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，检测控制单元检测到混合动力发电机连接外接交流电源但所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量时，证明所述电池组不需要充电，若此时也没有连接直流负载，可进入待机模式。

在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元也用于检测所述电池组的剩余电量是否小于所述第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，判断所述混合动力发电机的引擎开关状态，若引擎关闭，进入待机模式；若引擎开启，可由双凸极发电机的交流输出为电池组充电，此时所述检测控制单元启动所述内燃发动机、双凸极发电机和整流稳压电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经所述整流稳压电路整流成稳定的直流输出后输入至所述电池组，为所述电池组进行充电。若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，还可以将整流稳压后的直流输出分流至所述的直流负载，为所述直流负载供电。由于双凸极发电机的交流输出进行整流稳压后能够直接为电池组或直流负载供电，不需要像传统方案那样还要经过AC-DC或DC-DC变换，因此减少了变换带来的损耗，提升了直流充电效率。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源且所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量的情况下，在由双凸极发电机对所述电池组充电的过程中，若需要为所述混合动力发电机对应的交流负载供电，所述检测控制单元还配置为启动所述双向DC-DC变换电路和逆变电路，将所述双凸极发电机产生的交流输出经所述整流稳压电路整流后，分流至所述双向DC-DC变换电路进行升压处理，再由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。此时混合动力发电机内部模块工作情况参考图5，未参与工作的部件未在图中画出。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，双凸极发电机产生的交流输出可以有两路转换流程，一路经整流、升压和逆变后转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，用于为交流负载供电；另一路经整流后转换为直流输出，该直流输出能够用于为电池组充电和/或为所述混合动力发电机对应的直流负载供电。即所述混合动力发电机的双凸极发电机正常提供交流输出的同时，还能够利用剩余能量为电池组补充电能。

若在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，即此时双凸极发电机和电池组都能够用于提供所述混合动力发电机的交流输出，可根据所述混合动力发电机的交流负载情况启用合适的工作模式，选择双凸极发电机和/或电池组提供所述混合动力发电机的交流输出。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，判断所述混合动力发电机的交流负载情况，是通过所述检测控制单元检测与所述混合动力发电机对应的交流负载的负载率来实现的。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，若检测到所述负载率小于第一预设阈值，表示所述混合动力发电机的交流负载情况为轻载，此时可选择仅由电池组提供满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，启动所述双向DC-DC变换电路和逆变电路，所述电池组的直流输出，经过所述双向DC-DC变换电路进行升压处理后，由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电，此时本发明实施例提供的混合动力发电机就是一台完全静音的电池发电机组。并且此时若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，还可将所述电池组的直流输出分流至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。此时混合动力发电机内部模块工作情况参考图6，未参与工作的部件未在图中画出。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，若检测到所述负载率不小于所述第一预设阈值，判断所述负载率是否小于第二预设阈值，若所述负载率小于所述第二预设阈值，表示所述混合动力发电机的交流负载情况为一般负载，此时可选择仅由双凸极发电机提供满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出。启动所述内燃发动机、双凸极发电机、整流稳压电路、双向DC-DC变换电路和逆变电路，所述双凸极发电机产生交流输出经过整流稳压电路整流后，由双向DC-DC变换电路进行升压处理，再由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。由于电池组不为交流负载供电，此时本发明实施例提供的混合动力发电机就是一台内燃发电机组。并且在这种情况下若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，还可将所述电池组的直流输出输入至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电，此时混合动力发电机内部模块工作情况参考图7，未参与工作的部件未在图中画出。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，若检测到所述负载率不小于所述第二预设阈值，表示所述混合动力发电机的交流负载情况为重载，此时可选择由电池组和双凸极发电机共同发电为所述混合动力发电机的交流负载供电。启动所述内燃发动机、双凸极发电机、整流稳压电路、双向DC-DC变换电路和逆变电路，所述双凸极发电机产生交流输出，经过整流稳压电路整流后输入所述双向DC-DC变换电路；所述电池组产生的直流输出也输入所述双向DC-DC变换电路，所述双向DC-DC变换电路将电池组的直流输出和整流稳压电路的直流输出进行升压处理后输入所述逆变电路；所述逆变电路输出转换得到的满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。此时本发明实施例提供的混合动力发电机就是一台混合动力输出的发电机组，这种工作模式下输出功率最大，由内燃发动机及其驱动的双凸极发电机能够与电池组共同工作，实现双凸极发电机与电池组合并发电，以满足更大功率的交流输出。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，在电池组和双凸极发电机共同为交流负载供电时，若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，可将所述电池组的直流输出分流至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。此时混合动力发电机内部模块工作情况参考图8，未参与工作的部件未在图中画出。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率小于所述第一预设阈值时，即交流负载为轻载，由电池组单独为交流负载供电时，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于所述第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，即电池组电量不足需要充电，不能够继续由电池组单独为交流负载供电，此时可转为由双凸极发电机为交流负载供电，并将双凸极发电机为交流负载供电后剩余的能量用于为电池组充电。具体做法为：所述检测控制单元配置为启动所述内燃发动机、双凸极发电机以及整流稳压电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经过所述整流稳压电路整流成稳定直流输出后分别输入至所述电池组和所述双向DC-DC变换电路，为电池组充电，以及经所述双向DC-DC变换电路升压处理后再由逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量且所述负载率不小于所述第二预设阈值时，即交流负载为重载，由电池组和双凸极发电机共同为交流负载供电时，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于所述第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，说明电池组电量不足需要充电，此时仅剩下双凸极发电机提供所述混合动力发电机的交流输出，但由于负载为重载，仅有双凸极发电机不足以满足重载情况要求的所述混合动力发电机交流输出，因此进入过载模式，关闭所述逆变电路，不再为交流负载供电，将所述双凸极发电机产生的交流输出，经过所述整流稳压电路整流稳压后为所述电池组充电。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，整流稳压单元的输入端连接双凸极发电机提供的交流输出，其输出端连接双向DC-DC变换单元的第二连接端和电池组的电能交换端，整流稳压单元的输出端还作为混合动力发电机整机向外输出直流电源的接口。双向DC-DC变换单元的第一连接端连接逆变单元的直流端，其第二连接端还连接电池组的电能交换端，双向DC-DC变换单元的第一连接端电压高于其第二连接端电压；当双向DC-DC变换单元工作在升压模式时，其第二连接端为输入端，其第一连接端为输出端，电流从电池组流出；当双向DC-DC变换单元工作在降压模式时，其第一连接端为输入端，其第二连接端为输出端，电流流入到电池组。逆变电路的交流端输出满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出或接入外接交流电源的交流输出，逆变电路的交流端为混合动力发电机整机向外输出交流电源的接口。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，整流稳压电路利用了双凸极发电机通过励磁控制电压的原理进行稳压，其整流元件可以是MOSFET或二极管，由于双凸极发电机的交流输出直接整流为直流输出提供给电池组和直流负载，使得本发明的混合动力发电机的直流输出的效率较高。并且当使用MOSFET做同步整流时，其效率将进一步提高，同时MOSFET组成的整流桥还可以兼做启动驱动元件，使得本实施例的整流稳压电路还能够实现启动驱动作用，除了提高效率外还能省去启动元件，进一步降低成本提高效率。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，双向DC-DC变换电路设置在电池组的电能交换端与逆变电路之间，以及设置在启动稳压电路与逆变电路之间。当电池组和/或双凸极发电机为交流负载供电时，双向DC-DC变换电路工作在升压模式，用于获取电池组提供的直流输出和/或双凸极发电机产生的交流输出经整理稳压后得到的直流输出，并进行升压转换得到升压后的直流输出，再由逆变电路进行转换作为混合动力发电机的交流输出。当电池组存储电能且由外接交流电源供电时，双向DC-DC变换电路工作在降压模式，用于获取所述外接交流电源的交流输出经所述逆变电路中的功率器件整流后的直流输出并进行降压处理，双向DC-DC变换电路降压转换后的直流输出能够用于为电池组充电，在需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电时，双向DC-DC变换电路降压转换后的直流输出还能够分流至直流负载。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，电池组还可以采用其他类型的储能模块实现，如超级电容等。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，逆变电路是用于把直流电能转变成定频定压或调频调压交流电的转换器。在混合动力发电机为交流负载供电时，逆变电路将双向DC-DC变换电路升压后的直流输出转换为满足混合动力发电机输出要求的交流输出。

本发明实施例提供的混合动力发电机中，通过双向DC-DC变换电路使得电路元件能够得到充分利用，在双向DC-DC变换电路处于升压模式时，能够利用电池组和/或双凸极发电机为交流负载供电，在双向DC-DC变换电路处于降压模式时，又能够将外接交流电源的交流输出经逆变电路整流得到的直流输出进行降压后为电池组和直流负载供电；双凸极发电机的交流输出经整流稳压后能够直接为电池组和直流负载供电，由于不需要经过DC-DC变换，减少了直流变换损耗，提高了直流输出效率；控制模块能够整合电池组与双凸极发电机共同发电，实现小功率的发动机启动和运行大功率的负载，提高了交流输出效率；通过对混合动力发电机结构和控制方法的设计，使得本发明的混合动力发电机能够在多种工作模式下自由切换，以适应更多种应用场景。

参考图3示出了，本发明实施例提供的一种混合动力发电机的工作流程图；包括如下步骤：

步骤一、初始化混合动力发电机；

步骤二、检测是否有市电接入，即以市电作为外接交流电源，判断所述混合动力发电机是否连接外接交流电源，若为是转到步骤三，否则转到步骤七；

步骤三、检测电池组的电压是否需要充电，即检测电池组的剩余电量是否小于第一预设电量，若为是转到步骤四，否则转到步骤六；

步骤四、设定为市电充电模式，启动双向DC-DC变换电路工作在降压模式，外接交流电源的交流输出经过逆变电路中续流二极管整流后，由降压模式的双向DC-DC变换电路转换得到为电池组充电的直流输出，电池组进行充电；在市电充电模式下，还可检测是否有直流负载，若需要为直流负载供电时，还可将双向DC-DC变换电路的直流输出分流至直流负载，该工作模式下双向DC-DC变换电路工作在降压模式；

步骤五、检测电池组是否充满电，以及是否还有直流负载，若电池组充满电且没有直流负载转到步骤六，否则转到步骤四；

步骤六、待机；

步骤七、检测车辆引擎开关状态，若为开启状态转到步骤八，若为关闭状态转到步骤六；

步骤八、检测电池组的电压是否需要充电，若为是转到步骤九，否则转到步骤十；

步骤九、设定混合动力发电机处于动力发电，由内燃发动机驱动双凸极发电机产生交流输出，经整流稳压电路整流成稳定直流输出后能够直接用于为电池组充电；除此之外还能够在需要为直流负载供电时，将双向DC-DC变换电路的直流输出分流至直流负载；并且，若还需要为混合动力发电机对应的交流负载供电，还可将双凸极发电机的交流输出经整流稳压电路整流后分流至双向DC-DC变换电路，由双向DC-DC变换电路进行升压处理后再由逆变电路进行转换，为交流负载供电；转到步骤八；

步骤十、此时电池组剩余电量不小于第一预设电量，电池组不需要充电，能够利用电池组和/或双凸极发电机为交流负载供电，双向DC-DC变换单元工作在升压模式；至于具体选择何种交流供电方式可根据交流负载情况来判断，进行交流负载检测，若交流负载情况为轻载，转到步骤十一；若交流负载情况为一般负载，转到步骤十二；若交流负载情况为重载，转到步骤十三；

步骤十一、电池组单独为交流负载供电，启动双向DC-DC变换电路和逆变电路，电池组的直流输出经双向DC-DC变换电路升压后由逆变电路进行转换，为交流负载供电；若还需要为混合动力发电机对应的直流负载供电，还可将电池组的直流输出分流至直流负载；检测电池组的电压是否需要充电，若为是转到步骤十四，否则转到步骤十；

步骤十二、双凸极发电机单独为交流负载供电，启动内燃发动机、双凸极发电机、整流稳压电路、双向DC-DC变换电路和逆变电路，双凸极发电机的交流输出经整流稳压电路整流、双向DC-DC变换电路升压和逆变电路转换后，产生满足混合动力发电机输出要求的交流输出为交流负载供电；若还需要为混合动力发电机对应的直流负载供电，还可将电池组的直流输出提供给直流负载；转到步骤八；

步骤十三、电池组和双凸极发电机共同为交流负载供电，启动内燃发动机、双凸极发电机、整流稳压电路、双向DC-DC变换电路和逆变电路，双凸极发电机的交流输出经整流稳压电路整流后输入双向DC-DC变换电路，电池组的直流输出也输入至双向DC-DC变换电路，双向DC-DC变换电路输出进行升压处理后的直流输出至逆变电路，由逆变电路转换为满足混合动力发电机输出要求的交流输出，为交流负载供电；若还需要为混合动力发电机对应的直流负载供电，还可将电池组的直流输出分流至直流负载；检测电池组的电压是否需要充电，若为是转到步骤十五，否则转到步骤十；

步骤十四、此时电池组的电量不足以为交流负载供电，电池组需要充电，启动内燃发动机、双凸极发电机以及整流稳压电路，由双凸极发电机产生交流输出，经过整流稳压电路整流后分别输入至电池组为电池组充电，以及输入至双向DC-DC变换电路进行升压处理后由逆变电路进行转换，为交流负载供电；电池组充电完成后转到步骤十一；

步骤十五、电池组电量不足，不能与双凸极发电机共同为交流负载供电，而若双凸极发电机单独为交流负载供电又不满足此时的负载条件，因此关闭逆变电路，将双凸极发电机产生的交流输出经过整流稳压电路整流后为电池组充电，待电池组充电完成后转到步骤十三。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种混合动力发电机，其特征在于，包括：

内燃发动机、双凸极发电机、电池组以及控制模块；

所述控制模块包括：整流稳压电路、双向DC-DC变换电路、逆变电路和检测控制单元；

在所述混合动力发电机连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，所述检测控制单元启动所述双向DC-DC变换电路，所述外接交流电源的交流输出经所述逆变电路中的功率器件整流后，由所述双向DC-DC变换电路进行降压处理，输入至所述电池组，为所述电池组充电；

在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于所述第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，所述检测控制单元启动所述内燃发动机、双凸极发电机以及整流稳压电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经所述整流稳压电路整流后，分别输入至所述电池组以及所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述电池组进行充电并为所述直流负载供电；

若在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，所述检测控制单元检测与所述混合动力发电机对应的交流负载的负载率是否小于第一预设阈值；

若所述负载率小于所述第一预设阈值，启动所述双向DC-DC变换电路和逆变电路，所述电池组的直流输出，经过所述双向DC-DC变换电路进行升压处理后，由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电；

若所述负载率不小于所述第一预设阈值，判断所述负载率是否小于第二预设阈值，若所述负载率小于所述第二预设阈值，启动所述内燃发动机、双凸极发电机、整流稳压电路、双向DC-DC变换电路和逆变电路，所述双凸极发电机产生的交流输出经过所述整流稳压电路整流后，由所述双向DC-DC变换电路进行升压处理，再由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电；

若所述负载率不小于所述第二预设阈值，启动所述内燃发动机、双凸极发电机、整流稳压电路、双向DC-DC变换电路和逆变电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经过所述整流稳压电路整流后，输入所述双向DC-DC变换电路进行升压处理；所述电池组产生的直流输出输入所述双向DC-DC变换电路进行升压处理；所述双向DC-DC变换电路输出进行升压处理后的直流输出，由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。

2.根据权利要求1所述的混合动力发电机，其特征在于，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源，且所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量的情况下，在对所述电池组充电的过程中，若需要为所述混合动力发电机对应的交流负载供电，所述检测控制单元还配置为启动所述双向DC-DC变换电路和逆变电路，将所述双凸极发电机产生的交流输出经所述整流稳压电路整流后，分流至所述双向DC-DC变换电路进行升压处理，再由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。

3.根据权利要求1所述的混合动力发电机，其特征在于，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率小于所述第一预设阈值时，若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，所述电池组的直流输出分流至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。

4.根据权利要求1所述的混合动力发电机，其特征在于，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率不小于所述第一预设阈值但小于所述第二预设阈值时，若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，所述电池组的直流输出输入至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。

5.根据权利要求1所述的混合动力发电机，其特征在于，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率不小于所述第二预设阈值时，若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，所述电池组的直流输出分流至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。

6.根据权利要求1所述的混合动力发电机，其特征在于，在所述混合动力发电机连接外接交流电源，且所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量的情况下，若需要为所述混合动力发电机对应的直流负载供电，所述外接交流电源的交流输出经所述逆变电路和所述双向DC-DC变换电路后，分流至所述混合动力发电机对应的直流负载，为所述直流负载供电。

7.根据权利要求1所述的混合动力发电机，其特征在于，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率小于所述第一预设阈值时，仅由所述电池组的直流输出转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述交流负载供电，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于所述第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，所述检测控制单元还配置为启动所述内燃发动机、双凸极发电机以及整流稳压电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经过所述整流稳压电路整流后分别输入至所述电池组和所述双向DC-DC变换电路，为所述电池组充电，以及经所述双向DC-DC变换电路进行升压处理后，由所述逆变电路转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述混合动力发电机对应的交流负载供电。

8.根据权利要求1所述的混合动力发电机，其特征在于，在所述混合动力发电机未连接外接交流电源的情况下，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量不小于所述第一预设电量，且所述负载率不小于所述第二预设阈值时，由所述电池组的直流输出和所述双凸极发电机的交流输出共同转换为满足所述混合动力发电机输出要求的交流输出，为所述交流负载供电，所述检测控制单元检测所述电池组的剩余电量是否小于所述第一预设电量，若所述电池组的剩余电量小于所述第一预设电量，关闭所述逆变电路，所述双凸极发电机产生的交流输出，经过所述整流稳压电路整流后，输入至所述电池组，为所述电池组充电。

9.根据权利要求1至8任一项所述的混合动力发电机，其特征在于，所述电池组包括多个并联的电池，所述多个并联的电池包括设置于所述混合动力发电机内的电池与所述混合动力发电机外部的电池。

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