CN104015603B - 一种负载隔离式油电混合动力系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于动力设备技术领域，涉及一种负载隔离式油电混合动力系统，中央控制器与各个部件均电信息连接，燃料发动机与发电机连接；第一调整开关和第二调整开关串联后与串联的第三调整开关和第四调整开关并联构成调整开关组；调整开关组分别与第一储能电池组、第二储能电池组和电能输出控制装置电信息连接；第一电池组管理系统和第二电池组管理系统分别与第一储能电池组和第二储能电池组电连接；其结构简单，原理可靠，使用安全，成本低，电池使用寿命长，能量回收效率高，环境友好。

Description

一种负载隔离式油电混合动力系统

技术领域：

本发明属于动力设备技术领域，涉及一种全新的燃料发动机驱动动力系统，特别是一种负载隔离式油电混合动力系统，将能量与动力概念区别开来，以负载需要的总能量而不以最大的动力需求匹配确定燃料发动机额定功率及其最佳稳态工况。

背景技术：

通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料(一般指汽油，柴油)和电能的混合，混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车，而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主可以享受更强劲的起步、加速，同时，还能实现较高水平的燃油经济性。目前主要有三种混合动力形式，一种是以发动机为主动力，电动马达作为辅助动力的并联方式；另外一种是，在低速时只靠电动马达驱动行驶，速度提高时发动机和电动马达相配合驱动的串联、并联方式；还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车串联方式，其中发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动系统只是电动马达，但因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力汽车的一种。这些油电混合动力系统都没有将能量与动力概念区别开来，其动力控制模式仍然均采用传统的油门控制方式，即都是通过控制燃料发动机油门开度的大小来直接满足或间接满足负载的需求，如此严重影响燃料发动机的运行工况，导致其工况不稳定，工作恶化，不可能实现燃料发动机运行状态的最佳化，由此严重浪费能源，同时严重污染环境。

发明内容：

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提出一种全新的燃料发动机驱动动力系统，该系统将能量与动力概念区别开来，燃料发动机与负载系统工作隔离，燃料发动机工作不受负载影响，以负载需要的总能量而不以最大的动力需求匹配确定燃料发动机额定功率，适应负载动力需求，有效回收再利用再生制动能量。

为了实现上述目的，本发明的主体结构包括中央控制器、燃料发动机、发电机、第一储能电池组、第二储能电池组、第一电池组管理系统、第二电池组管理系统、第一调整开关、第二调整开关、第三调整开关、第四调整开关和电能输出控制装置；中央控制器分别与其他部件电信息连接，燃料发动机与发电机连接；第一调整开关和第二调整开关串联后与串联的第三调整开关和第四调整开关并联构成调整开关组；调整开关组分别与第一储能电池组、第二储能电池组和电能输出控制装置电信息连接；第一电池组管理系统和第二电池组管理系统分别与第一储能电池组和第二储能电池组电连接；发电机将燃料发动机输出的机械动转换成电能，第一电池组管理系统和第二电池组管理系统输出指令指示中央控制器控制调整开关组，完成第一储能电池组和第二储能电池组的电能储存；第一储能电池组和第二储能电池组中的电能经中央控制器输出的指令控制调整开关组根据具体情况通过电能输出控制装置输出，满足负载工作需求；储能电池组能根据实际需要设置两组以上，每组储能电池组连接有一个电池组管理系统。

本发明涉及的燃料发动机仅有两种状态，即工作于最佳经济工作区和停止状态，由中央控制器根据负载隔离式油电集成动力系统中负载情况及第一电池组管理系统、第二电池组管理系统和电能输出控制装置相关信号进行控制，实现系统中动力输出与负载系统工作隔离，燃料发动机工作不受负载影响，保证燃料发动机工作在最佳稳态工况。

本发明涉及的中央控制器控制第一储能电池组和第二储能电池组能量储存的转换过程，当中央控制器接收到第一电池组管理系统发出的第一储能电池组需要储能指令，中央控制器关闭第一调整开关，对第一储能电池组进行储能；当中央控制器接收到第二电池组管理系统发出的第二储能电池组需要储能指令，中央控制器关闭第三调整开关，对第二储能电池组进行储能；如果中央控制器同时接收到第一电池组管理系统和第二电池组管理系统分别发出的第一储能电池组和第二储能电池组都需要储能指令，中央控制器则同时关闭第一调整开关和第三调整开关，对第一储能电池组和第二储能电池组同时进行储能；如果中央控制器没有接收到第一电池组管理系统和第二电池组管理系统分别发出的第一储能电池组和第二储能电池组都需要储能指令，中央控制器则发出指令，让燃料发动机停止工作。

本发明涉及的中央控制器和电能输出控制装置控制第一储能电池组和第二储能电池组的能量输出过程，中央控制器与电能输出控制装置根据负载需求情况及第一储能电池组和第二储能电池组电量储存情况进行电量的合理有效输出，具体实现过程为：当第一电池组管理系统接到电能输出信号时，指示中央控制器发出指令，关闭第二调整开关，实现第一储能电池组输出电能；当第二电池组管理系统接到电能输出信号时，指示中央控制器发出指令，关闭第四调整开关，实现第二储能电池组输出电能；当第一电池组管理系统和第二电池组管理系统同时接到电能输出信号，指示中央控制器发出指令，同时关闭第二调整开关和第四调整开关，实现第一储能电池组和第二储能电池组并联输出电能。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：一是将能量与动力概念区别开来，以负载需要的总能量而不以最大的动力需求匹配确定燃料发动机额定功率及其最佳经济工作区；二是燃料发动机与负载系统工作隔离，燃料发动机工作不受负载影响，保证燃料发动机工作在最佳经济工作区；三是由动力输出匹配适应负载动力需求，并有效回收再生制动能量，大幅度减小匹配的燃料发动机额定功率；四是动力电池容量以负载最大的动力需求匹配确定，兼顾一个电池组充电时间及行驶里程需要，大幅度减小动力电池容量需求；五是车载动力源可以实现浅充浅放，大幅度提高电池寿命；六是通过两组或多组储能电池组的合理切换，实现电池组电能输出不中断条件下的过充保护、过放保护和温度保护等功能，有效解决单一储能电池组由于过充、过放、温度保护功能而必须切断电能输出，严重影响行车安全的问题；七是通过对两组或多组储能电池组进行隔离切换控制，有效提高电池组状态参数的估算精度，具体讲，通过两组或多组电池的合理切换，在不影响动力输出的条件下，可以通过电能输入、输出，单独或同时隔离的手段，减少或消除外部因素对电池的直接可测物理量的影响，提高相关变量的测量精度，从而明显提高电池组状态参数的估算精度，使得电池组BMS系统的管理和控制策略更为合理、高效；其结构简单，原理可靠，使用安全，成本低，电池使用寿命长，能量回收效率高，环境友好。

附图说明：

图1为本发明的主体结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例：

本实施例的主体结构包括中央控制器1、燃料发动机2、发电机3、第一储能电池组4、第二储能电池组5、第一电池组管理系统6、第二电池组管理系统7、第一调整开关8、第二调整开关9、第三调整开关10、第四调整开关11和电能输出控制装置12；中央控制器1分别与其他部件电信息连接，燃料发动机2与发电机3连接；第一调整开关8和第二调整开关9串联后与串联的第三调整开关10和第四调整开关11并联构成调整开关组；调整开关组分别与第一储能电池组4、第二储能电池组5和电能输出控制装置12电信息连接；第一电池组管理系统6和第二电池组管理系统7分别与第一储能电池组4和第二储能电池组5电连接；发电机3将燃料发动机2输出的机械动转换成电能，第一电池组管理系统6和第二电池组管理系统7输出指令指示中央控制器1控制调整开关组，完成第一储能电池组4和第二储能电池组5的电能储存；第一储能电池组4和第二储能电池组5中的电能经中央控制器1输出的指令控制调整开关组根据具体情况通过电能输出控制装置12输出，满足负载工作需求；储能电池组能根据实际需要设置两组以上，每组储能电池组连接有一个电池组管理系统。

本实施例涉及的燃料发动机2仅有两种状态，即工作于最佳经济工作区和停止状态，由中央控制器1根据负载隔离式油电集成动力系统中负载情况及第一电池组管理系统6、第二电池组管理系统7和电能输出控制装置12相关信号进行控制，实现系统中动力输出与负载系统工作隔离，燃料发动机工作不受负载影响，保证燃料发动机工作在最佳稳态工况。

本实施例涉及的中央控制器1控制第一储能电池组4和第二储能电池组5能量储存的转换过程，当中央控制器1接收到第一电池组管理系统6发出的第一储能电池组4需要储能指令，中央控制器1关闭第一调整开关8，对第一储能电池组4进行储能；当中央控制器1接收到第二电池组管理系统7发出的第二储能电池组5需要储能指令，中央控制器1关闭第三调整开关10，对第二储能电池组5进行储能；如果中央控制器1同时接收到第一电池组管理系统6和第二电池组管理系统7分别发出的第一储能电池组4和第二储能电池组5都需要储能指令，中央控制器1则同时关闭第一调整开关8和第三调整开关10，对第一储能电池组4和第二储能电池组5同时进行储能；如果中央控制器1没有接收到第一电池组管理系统6和第二电池组管理系统7分别发出的第一储能电池组4和第二储能电池组5都需要储能指令，中央控制器1则发出指令，让燃料发动机2停止工作。

本实施例涉及的中央控制器1和电能输出控制装置12控制第一储能电池组4和第二储能电池组5的能量输出过程，中央控制器1与电能输出控制装置12根据负载需求情况及第一储能电池组4和第二储能电池组5电量储存情况进行电量的合理有效输出，具体实现过程为：当第一电池组管理系统6接到电能输出信号时，指示中央控制器1发出指令，关闭第二调整开关9，实现第一储能电池组4输出电能；当第二电池组管理系统7接到电能输出信号时，指示中央控制器1发出指令，关闭第四调整开关11，实现第二储能电池组5输出电能；当第一电池组管理系统6和第二电池组管理系统7同时接到电能输出信号，指示中央控制器1发出指令，同时关闭第二调整开关9和第四调整开关11，实现第一储能电池组4和第二储能电池组5并联输出电能。

Claims (2)

1.一种负载隔离式油电混合动力系统，其特征在于主体结构包括中央控制器、燃料发动机、发电机、第一储能电池组、第二储能电池组、第一电池组管理系统、第二电池组管理系统、第一调整开关、第二调整开关、第三调整开关、第四调整开关和电能输出控制装置；中央控制器分别与其他部件电信息连接，燃料发动机与发电机连接；第一调整开关和第二调整开关串联后与串联的第三调整开关和第四调整开关并联构成调整开关组；调整开关组分别与第一储能电池组、第二储能电池组和电能输出控制装置电信息连接；第一电池组管理系统和第二电池组管理系统分别与第一储能电池组和第二储能电池组电连接；发电机将燃料发动机输出的机械动转换成电能，第一电池组管理系统和第二电池组管理系统输出指令指示中央控制器控制调整开关组，完成第一储能电池组和第二储能电池组的电能储存，当中央控制器接收到第一电池组管理系统发出的第一储能电池组需要储能指令，中央控制器关闭第一调整开关，对第一储能电池组进行储能；当中央控制器接收到第二电池组管理系统发出的第二储能电池组需要储能指令，中央控制器关闭第三调整开关，对第二储能电池组进行储能；如果中央控制器同时接收到第一电池组管理系统和第二电池组管理系统分别发出的第一储能电池组和第二储能电池组都需要储能指令，中央控制器则同时关闭第一调整开关和第三调整开关，对第一储能电池组和第二储能电池组同时进行储能；如果中央控制器没有接收到第一电池组管理系统和第二电池组管理系统分别发出的第一储能电池组和第二储能电池组都需要储能指令，中央控制器则发出指令，让燃料发动机停止工作；第一储能电池组和第二储能电池组中的电能经中央控制器输出的指令控制调整开关组根据具体情况通过电能输出控制装置输出，满足负载工作需求，中央控制器和电能输出控制装置控制第一储能电池组和第二储能电池组的能量输出过程，中央控制器与电能输出控制装置根据负载需求情况及第一储能电池组和第二储能电池组电量储存情况进行电量的合理有效输出，具体实现过程为：当第一电池组管理系统接到电能输出信号时，指示中央控制器发出指令，关闭第二调整开关，实现第一储能电池组输出电能；当第二电池组管理系统接到电能输出信号时，指示中央控制器发出指令，关闭第四调整开关，实现第二储能电池组输出电能；当第一电池组管理系统和第二电池组管理系统同时接到电能输出信号，指示中央控制器发出指令，同时关闭第二调整开关和第四调整开关，实现第一储能电池组和第二储能电池组并联输出电能。

2.根据权利要求1所述的负载隔离式油电混合动力系统，其特征在于涉及的燃料发动机有两种状态，即工作于最佳经济工作区和停止状态，由中央控制器根据负载隔离式油电集成动力系统中负载情况及第一电池组管理系统、第二电池组管理系统和电能输出控制装置相关信号进行控制，实现系统中动力输出与负载系统工作隔离，燃料发动机工作不受负载影响，保证燃料发动机工作在最佳稳态工况。