CN103171547B - 增程式电动汽车的跛行装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制车辆或其驱动电动机以达到期望特性的汽车控制装置领域，具体为一种增程式电动汽车的跛行装置及其使用方法。所述增程式电动汽车的跛行装置，包括原动机(1)、启动/发电一体电机(2)、牵引电机(3)和电机控制器(4)，其特征是：还包括接触器单元(5)、整车控制器(6)和储能装置(7)，接触器单元通过信号线分别连接电机控制器的电压检测单元(41)、整车控制器和储能装置。所述增程式电动汽车的跛行装置的使用方法，其特征是：当储能装置发生故障后，整车控制器(6)首先控制电机控制器(4)通过接触器单元(5)切断储能装置和电机控制器母线的连接，然后整车控制器(6)控制电机控制器(4)进入启动模式和/或跛行模式。本发明安全可靠，适应性强，电能利用率高，成本低。

Description

增程式电动汽车的跛行装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及用于控制车辆或其驱动电动机以达到期望特性的汽车控制装置领域，具体为一种增程式电动汽车的跛行装置及其使用方法。
背景技术
基于对节能要求的不断提升，增程式电动汽车正被越来越广泛的使用，增程式电动汽车是一种配有地面充电和车载供电功能的纯电驱动的电动汽车，其动力系统由动力电池系统、动力驱动系统、整车控制系统和辅助动力系统组成。由整车控制器完成运行控制策略，动力电池系统中的电池组作为储能装置，向动力驱动系统中的牵引电机供电，电池组可由地面充电桩或车载充电器充电，动力驱动系统中的发动机可采用燃油型或燃气型。增程式电动汽车的整车运行模式可根据需要工作于纯电动模式、增程模式或混合动力模式。增程式电动汽车在节约能源和减少污染方面起到了重大作用，但在实际使用中，一旦储能装置发生故障，牵引电机将失去能量供应，汽车就无法运行。目前适用于电动汽车的电池技术还不成熟，故障率较高，因此，这一缺陷大大的降低了增程式电动汽车的安全性和适应性。目前，为了使增程式电动汽车在储能装置发生故障时具有一定的跛行功能，有采用较大的低压蓄电池加双向直流-直流对牵引电机供电能的方法，这种方法由于低压蓄电池容量有限，跛行距离较短；也有采用增加冗余装置使得发动机的动力通过机械传动直接驱动车辆的方法，这种方法实际上是并联混合动力的结果，结构复杂，上述两种方法都会增加车辆的零部件成本。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，提供一种的安全可靠、适应性强、电能利用率高、低成本的电动汽车控制装置，本发明公开了一种增程式电动汽车的跛行装置及其使用方法。
本发明通过如下技术方案达到发明目的：
一种增程式电动汽车的跛行装置，包括原动机、启动/发电一体电机、牵引电机和电机控制器，原动机的输出轴和启动/发电一体电机的转子连接，启动/发电一体电机和牵引电机都通过信号线连接电机控制器，牵引电机驱动增程式电动汽车的行驶机构，其特征是：还包括接触器单元、整车控制器和储能装置，电机控制器内设有电压检测单元，储能装置内设有故障检测单元，接触器单元通过信号线分别连接电机控制器的电压检测单元、整车控制器和储能装置，整车控制器通过信号线分别连接电机控制器、接触器单元和储能装置的故障检测单元。
所述的增程式电动汽车的跛行装置，其特征是：原动机采用汽油发动机、柴油发动机和燃气发动机中的任意一种，电机控制器和整车控制器都采用数字信号处理器或单片机。
所述的增程式电动汽车的跛行装置的使用方法，当行驶机构正在运行而储能装置发生故障无法向牵引电机供电时开始运行，其特征是：按如下步骤依次进行：
当储能装置的故障检测单元向整车控制器发出故障信号后，为防止储能装置和高压回路的进一步损坏，整车控制器首先控制电机控制器通过接触器单元切断储能装置和电机控制器母线的连接，此时如果原动机停机，则整车控制器控制电机控制器进入启动模式再进入跛行模式，如果整车控制器控制电机控制器通过接触器单元切断储能装置和电机控制器母线的连接后原动机仍在运行，则整车控制器控制电机控制器直接进入跛行模式，
电机控制器控制牵引电机向原动机回馈电流制动能量进入跛行模式的环节，利用回馈电流制动的能量启动发动机，
进入启动模式后，电机控制器控制启动/发电一体电机利用汽车正在行驶的动能进行小电流发电，电机控制器母线上的电压将很快升高至启动/发电一体电机的正常工作电压以上，使得启动/发电一体电机作为启动机运行以启动原动机，同时牵引电机向启动/发电一体电机回馈电流制动能量以补充启动/发电一体电机因启动发动机所消耗的能量，当原动机启动成功后，电机控制器控制牵引电机关闭电流制动回馈，并控制启动/发电一体电机随原动机空转，启动模式结束；
进入跛行模式后，电机控制器控制启动/发电一体电机利用汽车正在行驶的动能进行小电流发电，电机控制器母线上的电压很快升高至牵引电机的正常工作电压，牵引电机驱动行驶机构以驱动汽车行驶，同时电机控制器控制启动/发电一体电机加大发电功率以补充汽车行驶所需的能量。当到达目的地后，先停止启动/发电一体电机和牵引电机的工作，然后刹车，熄火。
由于电机控制器母线的电容较小，电量储存量很少，所以在上述启动模式和跛行模式中对启动/发电一体电机和牵引电机协同工作的相互响应速度要求非常高，本发明中所用的电机控制器集成了对启动/发电一体电机和牵引电机的控制，能够满足其响应速度的要求。此外，由于启动原动机所需的能量很小，以柴油发动机为例，一次启动所需能量不超过104J，所以，如果储能装置发生故障时起初处于停止状态，可以通过人力短时推动车辆前进，令车辆获得短时动能，作为启动原动机的初始动能。
本发明针对增程式电动汽车在储能装置发生故障的情况，提出了一种新的解决方法，不必增加额外的设备，采用合理有效的控制策略，实现了较长距离的跛行功能，提高了增程式电动汽车的适用性。本发明的有益效果是：安全可靠，适应性强，电能利用率高，成本低。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明使用时启动模式的流程图；
图3是本发明使用时跛行模式的流程图。
具体实施方式
以下通过具体实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种增程式电动汽车的跛行装置，包括原动机1、启动/发电一体电机2、牵引电机3、电机控制器4，接触器单元5、整车控制器6和储能装置7，如图1所示，具体结构是：原动机1的输出轴和启动/发电一体电机2的转子连接，启动/发电一体电机2和牵引电机3都通过信号线连接电机控制器4，牵引电机3驱动增程式电动汽车的行驶机构10，电机控制器4内设有电压检测单元41，储能装置7内设有故障检测单元71，接触器单元5通过信号线分别连接电机控制器4的电压检测单元41、整车控制器6和储能装置7，整车控制器6通过信号线分别连接电机控制器4、接触器单元5和储能装置7的故障检测单元71。
原动机1可以采用汽油发动机、柴油发动机和燃气发动机中的任意一种，本实施例选用柴油发动机；电机控制器4和整车控制器6可以采用数字信号处理器或单片机，本实施例选用数字信号处理器。
本实施例当行驶机构10正在运行而储能装置7发生故障无法向牵引电机3供电时开始运行，按如下步骤依次进行：
当储能装置7的故障检测单元71向整车控制器6发出故障信号后，为防止储能装置7和高压回路的进一步损坏，整车控制器6首先控制电机控制器4通过接触器单元5切断储能装置7和电机控制器4母线的连接，此时如果原动机1停机，则整车控制器6控制电机控制器4进入启动模式再进入跛行模式，如果整车控制器6控制电机控制器4通过接触器单元5切断储能装置7和电机控制器4母线的连接后原动机1仍在运行，则整车控制器6控制电机控制器4直接进入跛行模式。
启动模式的流程如图2所示，进入启动模式后，电机控制器4控制启动/发电一体电机2利用汽车正在行驶的动能进行小电流发电，电机控制器4母线上的电压将很快升高至启动/发电一体电机2的正常工作电压以上，使得启动/发电一体电机2作为启动机运行以启动原动机1，同时牵引电机3向启动/发电一体电机2回馈电流制动能量以补充启动/发电一体电机2因启动发动机所消耗的能量，当原动机1启动成功后，电机控制器4控制牵引电机3关闭电流制动回馈，并控制启动/发电一体电机2随原动机1空转，启动模式结束。图2中，ISG是integratedstartergenerator的缩写，即指启动/发电一体电机，U0是启动/发电一体电机2的正常工作电压。
跛行模式的流程如图3所示，进入跛行模式后，电机控制器4控制启动/发电一体电机2利用汽车正在行驶的动能进行小电流发电，电机控制器4母线上的电压很快升高至牵引电机3的正常工作电压，牵引电机3驱动行驶机构10以驱动汽车行驶，同时电机控制器4控制启动/发电一体电机2加大发电功率以补充汽车行驶所需的能量。当到达目的地后，先停止启动/发电一体电机2和牵引电机3的工作，然后刹车，熄火。图3中，ISG是integratedstartergenerator的缩写，即指启动/发电一体电机，U1是牵引电机3的正常工作电压。
由于电机控制器4母线的电容较小，电量储存量很少，所以在上述启动模式和跛行模式中对启动/发电一体电机2和牵引电机5协同工作的相互响应速度要求非常高，本发明中所用的电机控制器4集成了对启动/发电一体电机2和牵引电机5的控制，能够满足其响应速度的要求。此外，由于启动原动机1所需的能量很小，以柴油发动机为例，一次启动所需能量不超过104J，所以，如果储能装置7发生故障时起初处于停止状态，可以通过人力短时推动车辆前进，令车辆获得短时动能，作为启动原动机1的初始动能。

Claims (3)

1.一种增程式电动汽车的跛行装置，包括原动机(1)、启动/发电一体电机(2)、牵引电机(3)和电机控制器(4)，原动机(1)的输出轴和启动/发电一体电机(2)的转子连接，启动/发电一体电机(2)和牵引电机(3)都通过信号线连接电机控制器(4)，牵引电机(3)驱动增程式电动汽车的行驶机构(10)，其特征是：还包括接触器单元(5)、整车控制器(6)和储能装置(7)，电机控制器(4)内设有电压检测单元(41)，储能装置(7)内设有故障检测单元(71)，接触器单元(5)通过信号线分别连接电机控制器(4)的电压检测单元(41)、整车控制器(6)和储能装置(7)，整车控制器(6)通过信号线分别连接电机控制器(4)、接触器单元(5)和储能装置(7)的故障检测单元(71)；
整车控制器(6)的构造如下所述：
当储能装置(7)的故障检测单元(71)向整车控制器(6)发出故障信号后，整车控制器(6)首先控制电机控制器(4)通过接触器单元(5)切断储能装置(7)和电机控制器(4)母线的连接，此时如果原动机(1)停机，则整车控制器(6)控制电机控制器(4)进入启动模式再进入跛行模式，如果整车控制器(6)控制电机控制器(4)通过接触器单元(5)切断储能装置(7)和电机控制器(4)母线的连接后原动机(1)仍在运行，则整车控制器(6)控制电机控制器(4)直接进入跛行模式，
电机控制器(4)的构造如下所述：进入启动模式后，电机控制器(4)控制启动/发电一体电机(2)利用汽车正在行驶的动能进行小电流发电，电机控制器(4)母线上的电压将很快升高至启动/发电一体电机(2)的正常工作电压以上，使得启动/发电一体电机(2)作为启动机运行以启动原动机(1)，同时牵引电机(3)向启动/发电一体电机(2)回馈电流制动能量，当原动机(1)启动成功后，电机控制器(4)控制牵引电机(3)关闭电流制动回馈，并控制启动/发电一体电机(2)随原动机(1)空转，启动模式结束；
进入跛行模式后，电机控制器(4)控制启动/发电一体电机(2)利用汽车正在行驶的动能进行小电流发电，电机控制器(4)母线上的电压很快升高至牵引电机(3)的正常工作电压，牵引电机(3)驱动行驶机构(10)以驱动汽车行驶，同时电机控制器(4)控制启动/发电一体电机(2)加大发电功率。
2.如权利要求1所述的增程式电动汽车的跛行装置，其特征是：原动机(1)采用汽油发动机、柴油发动机和燃气发动机中的任意一种，电机控制器(4)和整车控制器(6)都采用数字信号处理器或单片机。
3.如权利要求1或2所述的增程式电动汽车的跛行装置的使用方法，当行驶机构(10)正在运行而储能装置(7)发生故障无法向牵引电机(3)供电时开始运行，其特征是：按如下步骤依次进行：
当储能装置(7)的故障检测单元(71)向整车控制器(6)发出故障信号后，整车控制器(6)首先控制电机控制器(4)通过接触器单元(5)切断储能装置(7)和电机控制器(4)母线的连接，此时如果原动机(1)停机，则整车控制器(6)控制电机控制器(4)进入启动模式再进入跛行模式，如果整车控制器(6)控制电机控制器(4)通过接触器单元(5)切断储能装置(7)和电机控制器(4)母线的连接后原动机(1)仍在运行，则整车控制器(6)控制电机控制器(4)直接进入跛行模式，
进入启动模式后，电机控制器(4)控制启动/发电一体电机(2)利用汽车正在行驶的动能进行小电流发电，电机控制器(4)母线上的电压将很快升高至启动/发电一体电机(2)的正常工作电压以上，使得启动/发电一体电机(2)作为启动机运行以启动原动机(1)，同时牵引电机(3)向启动/发电一体电机(2)回馈电流制动能量，当原动机(1)启动成功后，电机控制器(4)控制牵引电机(3)关闭电流制动回馈，并控制启动/发电一体电机(2)随原动机(1)空转，启动模式结束；
进入跛行模式后，电机控制器(4)控制启动/发电一体电机(2)利用汽车正在行驶的动能进行小电流发电，电机控制器(4)母线上的电压很快升高至牵引电机(3)的正常工作电压，牵引电机(3)驱动行驶机构(10)以驱动汽车行驶，同时电机控制器(4)控制启动/发电一体电机(2)加大发电功率。
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