CN101920664A - 一种用于混合动力车载辅助发电系统 - Google Patents

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杜昌松
潘文华
程夕明
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Abstract

一种用于混合动力车载发电的辅助动力系统，包括发动机、转速传感器、发电机、整流器、动力电池、发电控制单元GCU、发动机ECU、继电器、启动机、水循环泵、水循环风扇、安全继电器、油泵继电器和油泵。发动机与发电机机械相联，发电机工作给动力电池充电，发动机与发电机由发动机ECU和发电控制单元GCU共同控制，发电控制单元包括唤醒发动机ECU、启动发动机进入怠速、控制ECU的电子油门、发电机的循环水泵及冷却风扇等控制部分。本系统能够满足整车能量需求和给动力电池补充能量，能够增加车辆的续驶里程和延长动力电池组的使用寿命，达到降低能耗和整车排放，提高整车动态响应减弱噪声振动等目的。

Description

一种用于混合动力车载辅助发电系统
技术领域
本发明涉及到混合动力车辆的部件系统，特别是涉及到为混合动力、纯电动车增加续驶里程、延长动力电池组的使用寿命而提供车载发电的辅助动力系统。
背景技术
纯电动汽车由于动力电池技术和控制技术的不成熟，还存在能耗偏高、续驶里程短等问题，这些问题制约了电动汽车的推广应用、为了增加整车的续驶里程，除了采用外接充电模式（plug in）外，另外也可以采用一种车载辅助发电系统方案，来满足整车能量需求和给动力电池补充能量的目的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于混合动力车载辅助发电系统，以满足整车能量需求和给动力电池补充能量，能够增加车辆的续驶里程和延长动力电池组的使用寿命，达到降低能耗和整车排放，提高整车动态响应减弱噪声振动等目的。
本发明的技术方案如下：
本发明所述的一种用于车载发电的辅助动力系统，包括内燃电喷发动机、曲轴位置传感器、发电机、整流器、动力电池、发电控制单元GCU、发动机电控单元ECU、继电器、继电器、继电器、启动电机、发电机水循环泵、发电机水循环风扇、安全继电器、油泵继电器、油泵组成。
其中，发动机与发电机机械相连，发电机、整流器和动力蓄电池组通过电缆连接；由发动机带动发电机工作并给整流器供电，整流后的直流电给动力电池充电。
发动机与发电机由发动机电控单元ECU和发电控制单元GCU共同控制。发电控制单元GCU的输入信号端连接曲轴位置传感器，其控制输出信号端分别连接继电器，然后连接启动电机、水循环泵和水冷却风扇，发电控制单元GCU还通过控制线连接安全继电器，经安全继电器后再分别与油泵继电器和发动机控制单元ECU连接，油泵继电器的输出则与油泵连接。
发电控制单元GCU对曲轴转速传感器的信号进行滤波、整形和测量，计算发动机的转速n。控制器采用PID控制算法，处理发动机转速参考输入n ref和反馈输入n fbk，使GCU输出可控的0-5V电压模拟量u epd，控制发动机ECU的电子油门，调节发动机的转速。经整流器整流的三相永磁同步发电机的输出电压随动力蓄电池组端电压变化而变化，发动机转速发生变化，发电机的输出功率将发生变化。也就是，GCU控制发动机ECU的电子油门，即可调节发动机转速，进而准确控制发电功率。
所述的发动机为电喷内燃发动机；所述的发电机为三相永磁同步发电机；所述的整流器为三相不可控整流桥。
所述发电控制单元GCU内有Motorola公司１６位ＭＣ９Ｓ１２ＤＰ２５６主控芯片以及功率开关、信号处理等电路。
其中，发电控制单元GCU的基本控制功能包括唤醒发动机ECU、启动发动机进入怠速、控制ECU的电子油门、发电机的循环水泵及冷却风扇、发电机电信号检测、整流器电信号检测。
本系统能够满足整车能量需求和给动力电池补充能量，能够增加车辆的续驶里程和延长动力电池组的使用寿命，达到降低能耗和整车排放，提高整车动态响应减弱噪声振动等目的。
附图说明
图1是本发明辅助动力发电系统原理图。
图2是本发明辅助动力单元控制原理图。
图3是本发明辅助动力单元发动机转速闭环控制框图。
具体实施方式
参见图1所示的一种用于车载发电的辅助动力系统，其包括内燃电喷发动机1、曲轴位置传感器2、发电机3、整流器4、动力电池5、发电控制单元GCU、发动机ECU、继电器8、继电器9、继电器13、启动机10、发电机水循环泵11、发电机水循环风扇12、安全继电器14、油泵继电器15、油泵16等。其中发动机1为电喷内燃发动机，发电机3为三相永磁同步发电机，整流器4为三相不可控整流桥。发动机1与发电机3机械相连，发电机3、整流器4和动力蓄电池组5通过电缆连接，由发动机1带动发电机3工作并给整流器4供电，整流后的直流电给动力电池5充电。发电机控制单元GCU7对曲轴转速传感器2的信号进行滤波、整形和测量，计算发动机的转速n。其控制器采用PID控制算法，处理发动机转速参考输入n ref和反馈输入n fbk，使GCU输出可控的0-5V电压模拟量u epd，控制发动机ECU6的电子油门，从而调节发动机1的转速。而经整流器4整流的三相永磁同步发电机3的输出电压随动力蓄电池组5端电压变化而变化，发动机转速发生变化，发电机的输出功率也将发生变化，因此，GCU控制发动机ECU6的电子油门，即可调节发动机1的转速，进而准确控制发电功率。
参见图2， 发动机与发电机由发动机电控单元ECU6和发电控制单元GCU7共同控制。发电控制单元GCU7的输入信号端连接曲轴位置传感器2，其控制输出信号端分别连接继电器9、8和13，然后分别连接启动电机10、水循环泵11和水冷却风扇12，发电控制单元GCU7还通过控制线连接安全继电器14，经安全继电器14后再分别与油泵继电器15和发动机控制单元ECU6连接，油泵继电器15的输出则与油泵16连接。
发电机控制单元GCU通过12伏继电器9、继电器8、继电器13对发动机的启动电机10、发电机的水循环泵11、发电机的冷却风扇12分别实现控制。通过安全继电器14使发动机ECU6的唤醒信号为低电平，GCU唤醒ECU进入工作状态；通过继电器9控制启动电机10励磁电流的通断，GCU自动起动发动机并使其进入怠速状态；GCU直接调节ECU的电子油门，给定控制信号，根据发动机转速参考信号和曲轴位置传感器信号来闭环控制发动机转速（参见图3），通过对发动机的转速控制可以准确控制辅助动力系统的输出功率。通过继电器8和13控制水循环泵11和水冷却风扇12，调节水冷发电机的冷却水温度，使其在工作温度范围内工作。

Claims (3)

1.一种用于混合动力车载发电的辅助动力系统，其包括发动机（1）、曲轴位置传感器（2）、发电机（3）、整流器（4）、动力电池（5）、发动机ECU（7）、发电控制单元GCU（6）、继电器（8）、继电器（9）、继电器（13）、启动机（10）、水循环泵（11）、水循环风扇（12）、安全继电器（14）、油泵继电器（15）、油泵（16）组成；其特征在于： 
所述发动机（1）与发电机（3）机械相连，发电机（3）、整流器（4）和动力蓄电池组（5）通过电缆连接，由发动机（1）带动发电机（3）工作并给整流器（4）供电，整流后的直流电给动力电池组（5）充电；
所述发动机（1）与发电机（3）由发动机电控单元ECU（6）和发电控制单元GCU（7）共同控制；发电控制单元GCU（7）的输入信号端连接曲轴位置传感器（2），其控制输出信号端分别连接继电器（9、8和13），然后分别连接启动电机（10）、水循环泵（11）和水冷却风扇（12），发电控制单元GCU（7）还通过控制线连接安全继电器（14），经安全继电器（14）后再分别与油泵继电器（15）和发动机控制单元ECU（6）连接，油泵继电器（15）的输出则与油泵（16）连接；
所述发电控制单元GCU（7）对曲轴转速传感器（2）的信号进行滤波、整形和测量，计算发动机（1）的转速n，其控制器采用PID控制算法，处理发动机转速参考输入n ref和反馈输入n fbk，使发电控制单元GCU（7）输出可控的0-5V电压模拟量u epd，控制发动机ECU（6）的电子油门，调节发动机的转速；经整流器（4）整流的发电机（3）的输出电压随动力蓄电池组（5）端电压变化而变化，发动机（1）的转速发生变化，发电机（3）的输出功率也将发生变化，即发电控制单元GCU（7）控制发动机ECU（6）的电子油门，即可调节发动机（1）的转速，进而准确控制发电功率。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力车载发电的辅助动力系统，其特征在于：所述的发动机为电喷内燃发动机；所述的发电机为三相永磁同步发电机；所述的整流器为三相不可控整流桥。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于混合动力车载发电的辅助动力系统，其特征在于：所述发电控制单元GCU（7）内有Motorola公司１６位ＭＣ９Ｓ１２ＤＰ２５６主控芯片以及功率开关、信号处理电路，其控制器采用PID控制算法为基础。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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