CN102166948A - 一种串联插电式混合动力汽车的动力系统 - Google Patents

一种串联插电式混合动力汽车的动力系统 Download PDF

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郭永斌
孙文凯
李传海
由毅
丁勇
赵福全
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Abstract

本发明提供了一种串联插电式混合动力汽车的动力系统，属于混合动力汽车技术领域。它解决了现有的混合动力汽车发电机组的发电控制不便及效率较低的问题。本串联插电式混合动力汽车的动力系统，它包括动力电池、发电机组、驱动车辆运动的驱动电机、整车控制器、驾驶员操作模块和可检测动力电池SOC值的电池管理控制器，驾驶员可根据电池管理控制器检测到的动力电池SOC值通过该驾驶员操作模块控制发电机组的工作状态，上述整车控制器还可以在动力电池SOC下降至限定值时主动控制发电机组工作。本发明的优点在于通过驾驶员操作模块与驾驶员的对话，还能够人性化的实现智能控制，最大限度的发挥串联插电式混合动力汽车的性能。

Description

一种串联插电式混合动力汽车的动力系统
技术领域
本发明属于混合动力汽车技术领域，涉及一种串联插电式混合动力汽车的动力系统。
背景技术
随着目前全球变暖现象日趋严重，以及越来越紧张的石油供需矛盾，“节能环保”、“减少温室气体排放”等早已经成为汽车界的公共话题。
插电式混合动力汽车将电机、电池和发电机驱动系统合理地组合在一起，可满足纯电动家用上下班，既提高了车辆的驾驶舒适性，又节省了对石油能量消耗，同时还降低了发动机排放，充分发挥了电动汽车的优点，并延长了电动汽车的续驶里程，是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车。
串联插电式混合动力汽车的发动机和ISG电机组成发电机组进行发电，不参与驱动，仅依靠驱动电机进行驱动行驶，它主要是依靠外接充电进行电量的补充，仅当动力电池的电量耗尽，发电机组才能启动发电，因此发电机组的发电控制以及其效率对于整车的舒适性、经济性尤为重要。
发明内容
本发明的目的是针对现有的串联插电式混合动力汽车所存在的上述问题，而提出了一种根据动力电池的电量和驾驶员的操作控制发电状况的动力系统。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种串联插电式混合动力汽车的动力系统，它包括动力电池、发电机组、驱动车辆运动的驱动电机和整车控制器，所述的发电机组、动力电池和驱动电机依次连接，动力电池与整车控制器之间连接有可检测动力电池SOC值的电池管理控制器，所述的整车控制器可控制发电机组、驱动电机的工作状态，其特征在于，所述的动力系统还包括有一个与整车控制器连接的驾驶员操作模块，驾驶员可根据电池管理控制器检测到的动力电池SOC值通过该驾驶员操作模块控制发电机组的工作状态，上述整车控制器还可以在动力电池SOC下降至限定值时主动控制发电机组工作。
本动力系统中，发电机组只负责对动力电池进行充电，不参与驱动，驱动工作由驱动电机负责。当动力电池电量低于一定值时，由驾驶员操作或由整车控制器主动来控制发电机组的工作，可以实现发电机组定点工作的高效率和低排放，同时能够兼顾驾驶员的动力性需求。
在上述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统中，所述的发电机组包括发动机、ISG电机以及分别控制发动机和ISG电机工作的发动机EMS和ISG电机控制器，发动机与ISG电机连接，所述的ISG电机与动力电池连接，发动机EMS和ISG电机控制器与整车控制器连接。
在上述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统中，所述的发动机EMS、ISG电机控制器、电池管理控制器和整车控制器均连接在CAN总线上。
在上述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统中，所述的驱动电机和动力电池之间还串接有驱动电机控制器，该驱动电机控制器同样连接在CAN总线上。
在上述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统中，所述的驾驶员操作模块包括启动按钮、拒绝按钮和强制启动按钮。
在上述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统中，所述的驾驶员操作模块为触摸屏。
在上述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统中，所述的驾驶员操作模块包括触摸屏和强制启动按钮。
与现有技术相比，本动力系统中，由驾驶员操作或由整车控制器主动来控制发电机组的工作，可以实现发电机组定点工作的高效率和低排放，同时能够兼顾驾驶员的动力性需求。通过驾驶员操作模块与驾驶员的对话，还能够人性化的实现智能控制，最大限度的发挥串联插电式混合动力汽车的性能。
附图说明
图1是本串联插电式混合动力汽车的动力系统的结构原理图。
图2是本发明中发电机组的工作原理图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1所示，本串联插电式混合动力汽车的动力系统它包括动力电池、发电机组、驱动车辆运动的驱动电机和整车控制器，所述的发电机组、动力电池和驱动电机依次连接，动力电池与整车控制器之间连接有可检测动力电池SOC值的电池管理控制器，所述的整车控制发动机可控制发电机组、驱动电机的工作状态，所述的动力系统还包括有一个与整车控制器连接的驾驶员操作模块，驾驶员可根据电池管理控制器检测到的动力电池SOC值通过该驾驶员操作模块控制发电机组的工作状态，上述整车控制器还可以在电池SOC下降至限定值时主动控制发电机组工作。
发电机组包括发动机、ISG电机以及分别控制发动机和ISG电机工作的发动机EMS和ISG电机控制器，发动机与ISG电机连接，所述的ISG电机与动力电池连接，所述的发动机EMS、ISG电机控制器、电池管理控制器和整车控制器均连接在CAN总线上，驱动电机和动力电池之间还串接有驱动电机控制器，该驱动电机控制器同样连接在CAN总线上。本实施例中，驾驶员操作模块包括触摸屏和强制启动按钮，驾驶员可通过触摸屏同意或拒绝启动发电机组进行发电。
发电机组根据动力电池的SOC和驾驶员的操作而起动，它的工作由整车控制器进行协调控制。
(1)当动力电池电量低于一定值的时候通过触摸屏提示驾驶员是否起动发电机组，如果驾驶员此时不想起动发电机组，可以拒绝起动。如果驾驶员一定时间内对触摸屏无操作，则系统默认为驾驶员需要起动发电机组进行发电。如果驾驶员拒绝起动发电机组，则当动力电池SOC低于某一极限值时，为了保护动力电池不至于过放电，整车控制器可以强制起动发电机组。
(2)当SOC值较高，不满足起动发电机组要求时，此时驾驶员想长途行驶，需要提前起动发电机组，则驾驶员可以通过强制启动按钮起动发电机组进行发电。通过此动力系统，可以实现发电机组定点工作的高效率和低排放，同时能够兼顾驾驶员的动力性需求。
图2是发电机组的工作原理图。
(1)启动状态
ISG以调速方式快速带动发动机到800rpm时，整车控制器向发动机EMS发送“发动机运行”和“目标转速2400rmp”指令，发动机着火运行，并将“启动信号”通过总线告知整车控制器。
(2)调速状态
当整车控制器接到“启动信号”时，断开ISG动力；
之后EMS发送给整车控制器“暖机信号”；
当EMS调试到2400rpm稳定之后，向整车控制器发送“允许加载”信号；
整车控制器发出ISG按转矩控制的指令。此时ISG运行于发电状态，作为发动机负载。发电过程中，ISG转矩值由整车控制器按需求递增调节；发动机应自调节节气门开度，维持整车控制器发送的目标转速2400rpm不变。
(3)调速维持状态
达到整车控制器要求发电功率后，ISG以恒定转矩发电，发动机维持转速2400rpm不变。
(4)停机状态
整车控制器向发动机EMS发送“发动机停止运行”和“目标转速0”指令，发动机停止动力输出；当发动机转速快速降至500rpm时，整车控制器向ISG发送“ISG空转”和“目标输出转矩0”指令，发动机与ISG转速在阻力作用下减小到0。
通过此发电机组的组合控制，发动机工作在2400rpm/50Nm的定点工况下，发电机组能够实现快速起动和快速停机，因此不仅能够实现串联插电式混合动力汽车的高效率、低排放，同时能够保证通过ISG按钮实现强制起动发电机组，满足驾驶员对于动力性的需求。通过触摸屏与驾驶员的对话，还能够人性化的实现智能控制，最大限度的发挥串联插电式混合动力汽车的性能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (7)

1.一种串联插电式混合动力汽车的动力系统，它包括动力电池、发电机组、驱动车辆运动的驱动电机和整车控制器，所述的发电机组、动力电池和驱动电机依次连接，动力电池与整车控制器之间连接有可检测动力电池SOC值的电池管理控制器，所述的整车控制器可控制发电机组、驱动电机的工作状态，其特征在于，所述的动力系统还包括有一个与整车控制器连接的驾驶员操作模块，驾驶员可根据电池管理控制器检测到的动力电池SOC值通过该驾驶员操作模块控制发电机组的工作状态，上述整车控制器还可以在动力电池SOC下降至限定值时主动控制发电机组工作。
2.根据权利要求1所述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统，其特征在于，所述的发电机组包括发动机、ISG电机以及分别控制发动机和ISG电机工作的发动机EMS和ISG电机控制器，发动机与ISG电机连接，所述的ISG电机与动力电池连接，发动机EMS和ISG电机控制器与整车控制器连接。
3.根据权利要求2所述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统，其特征在于，所述的发动机EMS、ISG电机控制器、电池管理控制器和整车控制器均连接在CAN总线上。
4.根据权利要求3所述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统，其特征在于，所述的驱动电机和动力电池之间还串接有驱动电机控制器，该驱动电机控制器同样连接在CAN总线上。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统，其特征在于，所述的驾驶员操作模块包括启动按钮、拒绝按钮和强制启动按钮。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统，其特征在于，所述的驾驶员操作模块为触摸屏。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的一种串联插电式混合动力汽车的动力系统，其特征在于，所述的驾驶员操作模块包括触摸屏和强制启动按钮。
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