一种混动发电机系统及其工作方法与流程

1.本发明涉及一种发电机，特别是一种集合了变频发电机和户外移动电源特征的混动发电机。


背景技术：

2.发电机是一种能够将其他形式的能源转化成电能的设备。
3.目前，发电机无法带载超出其最大输出功率的负载，而感性、容性负载其启动时的瞬间电流往往大于负载的额定电流，甚至是额定电流的几倍。因此，传统发电机无法带载瞬间功率大于其最大输出功率的阻性、感性、容性负载。其次，发电机一旦启动后，无法避免其噪音扰民的情况。
4.另外，使用移动电源户外作业时，经常出现电池电量不足，而无法短时快速充电的问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决现有的技术问题是提供一种混动发电机系统，它能够带载瞬间功率大于发电机最大输出功率的阻性、感性、容性负载；在纯电模式下，解决传统发电机噪音扰民的问题；在纯充电模式下，解决在户外电池电量不足而无法短时快速充电的问题。
6.本发明解决上述技术问题，本发明提供一种混动发电机系统，采用的技术方案为：本发明公开一种混动发电机系统，其特征在于，包括机壳、直流发电机单元、电池单元、逆变器单元、控制及输出面板单元；直流直流发电机单元包括内燃式发动机、发电机、发电机控制器；逆变器单元包括逆变器与电流检测模块；电池单元包括锂电池与电池保护板；控制及输出面板单元包括混动模式开关、纯电模式开关、纯充电模式开关、dc
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dc转换模块及其他输出接口；所述机壳上设有控制及输出面板；所述机壳内设有发电机单元、电池单元、逆变器单元；所述逆变器单元、电池单元、dc
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dc转换模块及发电机皆与发电机控制器相连接；逆变器单元与控制及输出面板单元相连接。电流检测模块、混动模式开关、纯电模式开关、纯充电模式开关皆与发电机控制器通信连接优选地，所述的混动发电机系统，其特征在于，还包括用于检测逆变器输入电流的电流检测模块，所述电流检测模块的输入端与所述电池单元及发电机控制器连接，所述电流检测模块的输出端与所述发电机控制器的电流信息输入端连接。
7.优选地，所述的混动发电机系统，其特征在于，所述内燃式发动机和所述发电机传动连接，所述内燃式发动机的控制端与所述发电机控制器通信连接，所述发电机输出端与所述发电机控制器输入端连接，所述发电机控制器输出端作为所述直流发电机单元的输出端与电池单元及逆变器单元的输入端连接。
8.优选地，所述的混动发电机系统，其特征在于，所述发电机为永磁发电机。
9.本发明还提供一种混动发电机系统的工作方法，所述工作方法包括：
发电机控制单元获取供电控制指令；发电机控制单元基于所述供电控制指令选择对应的供电模式控制所述混动发电机系统供电，所述供电模式包括混动模式、纯电模式和纯充电模式。其中，在所述混动模式下：所述发电机控制器根据所述供电控制指令控制所述内燃发动机启动，使所述逆变器输出导通，通过所述电流检测模块将所述逆变器输入端电流信号传给所述发电机控制器。所述发电机控制器根据所述电流信号控制所述内燃式发动机的输出功率，从而控制所述直流发电机单元的输出功率，并通过所述逆变器单元及dc
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dc转换模块给外部负载提供预设电压的直流电源和交流电源。当所述外部负载功率大于所述直流发电机单元最大输出功率值时，所述电池单元辅助参与供电；当所述外部负载功率小于所述直流发电机单元最大输出功率时，所述电池单元不参与供电。
10.在所述纯电模式下：所述发电机控制器根据所述供电控制指令控制所述内燃式发动机不启动，所述锂电池单元单独为所述逆变器单元以及所述的dc
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dc转换模块的输入端供电，以所述逆变器单元为负载提供预设电压的交流电源，以所述dc
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dc转换模块为负载提供直流电源。当所述电池单元电压低于预设的低电压保护值时，所述电池保护板开启保护状态，所述电池单元停止放电，所述逆变器单元停止输出，所述dc
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dc转换模块停止输出。
11.在所述纯充电模式下：所述逆变器单元及所述控制及输出面板单元根据所述供电控制指令关闭对外输出，所述发电机控制器根据所述供电控制指令控制所述内燃发动机启动，并控制所述直流发电机单元输出功率，以所述发电机控制器输出端给所述电池单元快速充电。当所述发电机控制器检测到所述电池单元充电电压达到预设过压保护值，控制所述直流发电机单元关闭输出，停止充电，并控制内燃式发动机熄火。
12.本发明的有益效果是：与现有技术相比，采用本发明结构的混动发电机可通过控制面板进入至混动模式，使直流发电机自动启动，使逆变器输出导通，自动检测逆变器输入端电流信号。此时发电机控制器根据电流信号来自动设定直流发电机输出功率，逆变器交流额定输出功率略小于直流发电机额定功率值，逆变器交流最大输出功率为额定值2倍。当外部负载小于直流发电机额定输出功率时，直流发电机为唯一输出；当外部负载需要大电流瞬时启动时，瞬时功率小于逆变器交流最大输出功率，电池辅助参与放电，外部负载启动后，电池不再放电。从而使发电机带载瞬间最大功率大于发电机最大输出功率的阻性、感性、容性负载。
13.与现有技术相比，采用本发明结构的混动发电机可通过控制面板进入至纯电模式。使直流发电机不启动，使逆变器输出导通。此时电池为唯一输出，混动发电机进入静音状态，从而解决某些使用环境下噪音扰民的问题。
14.与现有技术相比，采用本发明结构的混动发电机可通过控制面板进入至纯充电模式。使直流发电机自动启动，使混动发电机不对外输出。控制器控制发电机输出功率，对电池进行0.5c快速充电，充电效率高，短时间内充满。当电池电压达到设定过压保护值，停止充电，发电机熄火。从而解决常规户外移动电源在户外无法快速充电的问题。
15.通过使用直流发电机，直接给电池充电，无需额外整流模块，不仅有效降低成本，
而且没有转换损耗，提高了效率。
16.直流发电机单元和电池单元的输出共用一个逆变器及dc
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dc转换模块，同时提供直流和交流输出，满足更多应用场景，也有效降低了成本。
17.当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
18.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
20.图1是本发明提供的一种优选实施方式中混动发电机系统的结构示意图；图2是本发明提供的一种优选实施方式中油电混合移动电源系统的工作方法的流程图。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
22.需要注意的是，除非另有说明，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
23.如图1所示，本实施例提供一种混动发电机系统，其包括电池单元1、直流发电机单元2、逆变器单元3、控制及输出面板单元4、机壳5；电池单元1包括锂电池102与电池保护板101；直流直流发电机单元2包括内燃式发动机201、发电机202、发电机控制器203；逆变器单元3包括逆变器302与电流检测模块301；控制及输出面板单元4包括混动模式开关403、纯电模式开关404、纯充电模式开关402、dc
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dc转换模块401及其他输出接口。
24.机壳5上设有控制及输出面板单元4；所述机壳内5设有电池单元1、发电机单元2、逆变器单元3；发电机202输出端与发电机控制器203输入端相连接；逆变器单元3输入端、电池单元1输出端、dc
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dc转换模块401输入端皆与发电机控制器203输出端相连接。
25.逆变器单元3与控制及输出面板单元4相连接。电流检测模块301、混动模式开关403、纯电模式开关404、纯充电模式开关402皆与发电机控制器203通信连接。
26.具体的，在本实施例中，发电机控制器203可以采用mcu (microcontroller unit,微控制单元）控制器。
27.本实施例中，直流发电机单元2通过发电机控制器203输出端输出供电时，可以直接给电池单元1充电，并且通过逆变器单元3转换为所需电压的交流电，通过控制及输出面板4的交流输出端为负载供电；dc
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dc转换模块401将直流发电机单元2输出的直流电转换为所需电压的直流电，通过控制及输出面板4的直流输出端为负载供电。通过将电池单元1和直流发电机单元2相结合，使得用户可以更具应用环境选择电池单元1供电（纯电模式）和/或直流发电机单元2（混动模式）供电，既可以满足静音工作需求，也可以实现长时间的户外
工作需求。在电池单元1电量不足时，可以通过纯充电模式开关402切换为纯充电模式，启动直流发电机单元2，为电池单元1快速充电，有效减少充电时间，解决户外移动电源在户外无法快速充电的问题。通过使用直流发电机2，直接给电池充电1，无需额外整流模块，不仅有效降低成本，而且没有转换损耗，提高了效率。直流发电机单元2和电池单元1的输出共用一个逆变器302及dc
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dc转换模块401，同时提供直流和交流输出，满足更多应用场景，也有效降低了成本。当直流发电机单元2或电池单元1无法满足输出功率需求时，可以通过混动模式开关403切换为混动模式，直流发电机单元2和电池单元1可以同时对外供电，有效提高混动发电机的带载能力。
28.在一个事实例中，混动发电机系统还包括用于检测逆变器输入电流的电流检测模块301，电流检测模块301的输入端与所电池单元1及发电机控制器203连接，电流检测模块301的输出端与发电机控制器203的电流信息输入端连接。在混动模式下，电流检测模块301检测负载的输入电流信息，传递给发电机控制器203，通过发电机控制器203控制直流发电机单元2的输出功率，避免混动模式下，当外部负载过小，而使电池单元1过流充电的情况。
29.在一个事实例中，混动发电机系统的内燃式发动机201和发电机202传动连接，内燃式发动机201的控制端与发电机控制器203通信连接，发电机202输出端与发电机控制器203输入端连接，发电机控制器203输出端作为直流发电机单元2的输出端与电池单元1及逆变器单元3的输入端连接。
30.在一个事实例中，混动发电机系统的发电机202为永磁发电机。永磁发电机与励磁发电机相比，借工简单、体积小、重量轻、效率高，适用范围广。
31.在一个事实例中，电池单元1包括锂电池102和电池保护板101。锂电池能量密度高，寿命长，重量轻。电池保护板101对锂电池102过放，过压，过流等情况进行有效保护，使用安全有效。
32.如图2所示，本实施例提供一种上述第一个方面所述的混动发电机系统的工作方法，所述工作方法包括：s1,发电机控制器203获取供电控制指令；当需要使用混动发电机系统是，首相，通过发电机控制器获取供电控制指令选择对应的供电模式指令。具体地，改供电控制指令可以是用户通过操作控制面板或远程控制终端发出。
33.s2,发电机控制器基于供电控制指令选择对应的供电控制模式，控制混动发电机系统供电。供电模式包括混动模式、纯电模式和纯充电模式。
34.获取供电控制指令后，发电机控制器根据控制指令选择相应的供电模式，并根据选择的供电模式对混动发电机系统进行供电控制。
35.在混动模式下：发电机控制器根据供电控制指令控制内燃发动机启动，使逆变器输出导通，通过电流检测模块将逆变器输入端电流信号传给发电机控制器。发电机控制器根据电流信号控制内燃式发动机的输出功率，从而控制直流发电机单元的输出功率，并通过逆变器单元及dc
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dc转换模块给外部负载提供预设电压的直流电源和交流电源。当外部负载功率大于所述直流发电机单元最大输出功率值时，电池单元辅助参与供电；当外部负载功率小于所述直流发电机单元最大输出功率时，电池单元不参与供电。
36.在纯电模式下：发电机控制器根据所电控制指令控制内燃式发动机熄火，锂电池单元单独为逆变器单元以及的dc
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dc转换模块的输入端供电，以逆变器单元为负载提供预设电压的交流电源，以dc
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dc转换模块为负载提供直流电源。当电池单元电压低于预设的低电压保护值时，电池保护板开启保护状态，电池单元停止放电，逆变器单元停止输出，dc
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dc转换模块停止输出。
37.在纯充电模式下：逆变器单元及控制及输出面板单元根据供电控制指令关闭对外输出，发电机控制器根据供电控制指令控制内燃发动机启动，并控制直流发电机单元输出功率，以发电机控制器输出端给电池单元快速充电。当发电机控制器检测到电池单元充电电压达到预设过压保护值，控制直流发电机单元关闭输出，停止充电，并控制内燃式发动机熄火。