CN105015540A - 附加混合动力系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种附加混合动力系统及其控制方法，包括热发电机、电池组、车速传感器、混合动力控制器、电机驱动控制器以及轮边电机，热发电机设置在汽车发动机侧边并与电池组电连接，热发电机将发动机产生的热量转化成电能储存在电池组中，车速传感器与电机驱动控制器分别与混合动力控制器电连接，轮边电机分别与电机驱动控制器和电池组电连接，车速传感器和油门产生相应电压信号输送到混合动力控制器，混合动力控制器处理计算之后将新的电压信号传送到电机驱动控制器中，电机驱动控制器控制电池组是否向轮边电机供电。本发明的附加混合动力系统结构布局简单，能量利用充分，易于实现。

Description

附加混合动力系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及混合动力车的技术领域，尤其涉及一种附加混合动力系统及其控制方法。

背景技术

当前人们对汽车性能要求已经很高了，在汽车高性能的前提下又对汽车的油耗尾气排放有了新的要求。为了达到零排放零污染，便有了电动汽车出现，但电动汽车种种弊端对其量产形成瓶颈，因此混合动力汽车出现了，它使人们的目标前进了一步，成为目前常规燃油车到电动车的过渡车型。

混合动力汽车的优点相对与普通燃油汽车非常明显，动力性能，燃油经济性，尾气排放都做到目前普通燃油车一半的燃油消耗和排放，同时达到一倍以上的动力输出。在电动汽车未普及之前混合动力汽车现在是最科学，最先进的汽车。

实际目前混合动力车已经较为成熟。代表有；丰田的普瑞斯、本田思域，还有凯美瑞等，它们都有较好的燃油经济性和动力性能还有可靠性，但是它们的售价比常规相同排量车的价格翻倍或高出十多万，这样就很大程度打击了人们对环保汽车的期望。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种省油、提高动力、降低排放的附加混合动力系统及其控制方法。

为了达到上述目的，本发明一种附加混合动力系统，包括热发电机、电池组、车速传感器、混合动力控制器、负荷传感器、电机驱动控制器以及轮边电机，所述热发电机设置在汽车发动机侧边并与电池组电连接，热发电机将发动机产生的热量转化成电能储存在电池组中，所述混合动力控制器分别与车速传感器以及电机驱动控制器电连接，所述电机驱动控制器分别与轮边电机以及电池组电连接，所述车速传感器和油门产生相应电压信号输送到混合动力控制器，负荷传感器将发动机负荷信号输送到混合动力控制器，混合动力控制器处理计算之后将新的电压信号传送到电机驱动控制器中；当电机驱动控制器收到加速的电压信号，电机驱动控制器接收电池组电流并向轮边电机供电，当电机驱动控制器收到松油门或者高速行驶的电压信号，电机驱动控制器不接收电池组电流，轮边电机不运转，当电机驱动控制器收到减速并刹车电压信号，轮边电机转换成发电机，电机驱动控制器将产生电量储存到电池组中。

其中，该附加混合动力系统还包括电池控制器，所述电池控制器一端与电池组电连接，且另一端与热发电机电连接；所述电池控制器监测电池组中电量信息，在电池组输出电压低于电池组设定值时，电池控制器切断电池组供电，在电池组充到足够电量时，电充控制器指示电池组重新供电。

其中，该附加混合动力系统还包括显示仪表和控制开关，所述显示仪表和控制开关均与电机驱动控制器电连接，显示仪表显示该系统中的电机驱动控制器的运行信息，控制开关控制电池组电量的供应。

其中，所述轮边电机包括电动机部分和发电机部分，汽车处于加速状态下，电机驱动控制器控制电动机部分运转，电池组供电带动汽车两后轮转动，汽车处于减速并刹车状态下，电机驱动控制器控制发电机部分运转，发电机部分将产生电能充入电池组中。

其中，所述热发电机为单纯采用发动机排气余热进行发电的热能发电机或者是能够同时采用发动机排气余热和太阳能进行发电的双向发电机，所述热能发电机或者双向发电机将产生电能储存到电池组中。

本发明还公开了一种附加混合动力控制方法，包括汽车在加速状态、松油门状态、减速并刹车状态以及高速行驶状态下的后轮动力控制，具体控制方法如下：

S1、加速状态：车速传感器和油门产生相应电压信号输送到混合动力控制器，负荷传感器将发动机负荷信号输送到混合动力控制器，混合动力控制器处理计算之后产生新的电压信号，经导线传送车尾箱的电机驱动控制器来控制轮边电机，轮边电机从电池组中获取电能并带动两个后轮运转；

S2：松油门状态：当汽车松掉油门滑行时，混合动力控制器传送信号到电机驱动控制器，电机驱动控制器切断电池组的供电，使两后轮处于空转状态，此时不消耗电池能量；

S3：减速并刹车状态：当汽车减速并刹车时，混合动力控制器给电机驱动控制器信号，电机驱动控制器控制后轮电机将动能转换成电能，并将发出电能储存到电池组当中；

S4：高速行驶状态：当汽车高速行驶超出轮边电机的设计速度，电机驱动控制器切断电池组供电，此时汽车通过内部燃油进行能量供给。

    其中，该附加混合动力控制方法还包括电池电量的控制，电池控制器监测电池组中电量信息，在电池组输出电压低于电池组设定值时，电池控制器切断电池组供电，在电池组充到足够电量时，电充控制器指示电池组重新供电。

其中，该附加混合动力控制方法还包括手动控制，手动控制组件包括显示仪表和控制开关，显示仪表显示该系统中的混合动力控制器的运行信息，在系统电压偏高、电池温度过高或者电机短路的机械损伤情况下，控制开关切断电池组电量的供给。

其中，所述轮边电机包括电动机部分和发电机部分，汽车处于加速状态下，电机驱动控制器控制电动机部分运转，电池组供电带动汽车两后轮转动，汽车处于减速并刹车状态下，电机驱动控制器控制发电机部分运转，发电机部分将产生电能充入电池组中。

其中，所述热发电机为单纯采用发动机排气余热进行发电的热能发电机或者是能够同时采用发动机排气余热和太阳能进行发电的双向发电机，所述热能发电机或者双向发电机将产生电能储存到电池组中。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明的附加混合动力系统通过热发电机利用发动机余热发出电能蓄存在电池组当中，当车辆行驶时混合动力控制器根据工况向电机驱动控制器发送电压信号，电机驱动控制器控制轮边电机，从而给汽车额外的推力，汽车在质量固定条件下有了额外推力，汽车就会加速前进，为了保证安全车速，就会松油门减油，这样汽车的油就省下来，排放减少了，动力也提高了。本发明的附加混合动力系统结构布局简单，能量利用充分，易于实现。针对不同车型选配不同热发电机、安装位置、功率大小、电机驱动控制器以及电池组等，只要与汽车发动机功率相匹配即可。

附图说明

图1为本发明附加混合动力系统的控制示意图；

图2为本发明附加混合动力控制方法的结构图。

主要元件符号说明如下：

10、热发电机            11、电池组

12、轮边电机            13、混合动力控制器

14、电机驱动控制器      15、显示仪表

16、控制开关            17、电池控制器

18、车速传感器          19、负荷传感器。

具体实施方式

为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。

参阅图1，本发明一种附加混合动力系统，包括热发电机10、电池组11、车速传感器18、混合动力控制器13、负荷传感器19、电机驱动控制器14以及轮边电机12，热发电机10设置在汽车发动机侧边并与电池组11电连接，热发电机10将发动机产生的热量转化成电能储存在电池组11中，混合动力控制器13分别与车速传感器18以及电机驱动控制器14电连接，电机驱动控制器14分别与轮边电机12以及电池组11电连接，车速传感器18和油门产生相应电压信号输送到混合动力控制器13，负荷传感器19将发动机负荷信号输送到混合动力控制器13，混合动力控制器13处理计算之后将新的电压信号传送到电机驱动控制器14中；当电机驱动控制器14收到加速的电压信号，电机驱动控制器14接收电池组11电流并向轮边电机12供电，当电机驱动控制器14收到松油门或者高速行驶的电压信号，电机驱动控制器14不接收电池组11电流，轮边电机14不运转，当电机驱动控制器14收到减速并刹车电压信号，轮边电机12转换成发电机，电机驱动控制器14将产生电量储存到电池组11中。

相较于现有技术，本发明的附加混合动力系统通过热发电机10利用发动机余热发出电能蓄存在电池组11当中，当车辆行驶时混合动力控制器13根据工况向电机驱动控制器14发送电压信号，电机驱动控制器14控制轮边电机12，从而给汽车额外的推力，汽车在质量固定条件下有了额外推力，汽车就会加速前进，为了保证安全车速，就会松油门减油，这样汽车的油就省下来，排放减少了，动力也提高了。对不同车型选配不同热发电机10、安装位置、功率大小、电机驱动控制器14以及电池组11等，只要与汽车发动机功率相匹配即可。

在本实施例中，该附加混合动力系统还包括电池控制器17，电池控制器17一端与电池组11电连接，且另一端与热发电机10电连接；电池控制器17监测电池组11中电量信息，在电池组11输出电压低于电池组11设定值时，电池控制器17切断电池组11供电，在电池组11充到足够电量时，电充控制器指示电池组11重新供电。电池控制器17的设置，有利于对电池组11的保护。

在本实施例中，该附加混合动力系统还包括显示仪表15和控制开关16，显示仪表15和控制开关16均与混合动力控制器13电连接，显示仪表15显示该系统中的混合动力控制器13的运行信息，控制开关16控制电池组11电量的供应。显示仪表15与控制开关16的设置，实现了人工手动对于该附加混合动力系统的控制。当然，本发明并不局限于显示仪表15与控制开关16的设置，还设置有电池电量报警器，只要是能够加强人工控制的结构设置，均属于本方案的简单变形和变换，应当落入本发明的保护范围。

在本实施例中，轮边电机12包括电动机部分和发电机部分，汽车处于加速状态下，电机驱动控制器14控制电动机部分运转，电池组11供电带动汽车两后轮转动，汽车处于减速并刹车状态下，电机驱动控制器14控制发电机部分运转，发电机部分将产生电能充入电池组11中。

在本实施例中，热发电机10为单纯采用发动机排气余热进行发电的热能发电机或者是能够同时采用发动机排气余热和太阳能进行发电的双向发电机，热能发电机或者双向发电机将产生电能储存到电池组11中。本发明中的热发电机10的发电方式并不局限于余热和太阳能，还可以是风能，只要是能够实现热发电机10不消耗燃油而又能为电池充电的方式，均属于本方案的简单变形和变换，应当落入本发明的保护范围。

进一步参阅图2，本发明还公开了一种附加混合动力控制方法，包括汽车在加速状态、松油门状态、减速并刹车状态以及高速行驶状态下的后轮动力控制，具体控制方法如下：

S1、加速状态：车速传感器18和油门产生相应电压信号输送到混合动力控制器13，负荷传感器19将发动机负荷信号输送到混合动力控制器13，混合动力控制器13处理计算之后产生新的电压信号，经导线传送车尾箱的电机驱动控制器14来控制轮边电机12，轮边电机12从电池组11中获取电能并带动两个后轮运转；

S2：松油门状态：当汽车松掉油门滑行时，混合动力控制器13传送信号到电机驱动控制器14，电机驱动控制器14切断电池组11的供电，使两后轮处于空转状态，此时不消耗电池能量；

S3：减速并刹车状态：当汽车减速并刹车时，混合动力控制器13给电机驱动控制器14信号，电机驱动控制器14控制后轮电机将动能转换成电能，并将发出电能储存到电池组11当中；

S4：高速行驶状态：当汽车高速行驶超出轮边电机12的设计速度，电机驱动控制器14切断电池组11供电，此时汽车通过内部燃油进行能量供给。

    在本实施例中，该附加混合动力控制方法还包括电池电量的控制，电池控制器17监测电池组11中电量信息，在电池组11输出电压低于电池组11设定值时，电池控制器17切断电池组11供电，在电池组11充到足够电量时，电充控制器指示电池组11重新供电。电池电量的控制，有利于对电池组11的保护。

在本实施例中，该附加混合动力控制方法还包括手动控制，手动控制组件包括显示仪表15和控制开关16，显示仪表15显示该系统中的混合动力控制器13的运行信息，在系统电压偏高、电池温度过高或者电机短路的机械损伤情况下，控制开关16切断电池组11电量的供给。显示仪表15与控制开关16的设置，实现了人工手动对于该附加混合动力系统的控制。当然，本发明并不局限于显示仪表15与控制开关16的设置，还设置有电池电量报警器，只要是能够加强人工控制的结构设置，均属于本方案的简单变形和变换，应当落入本发明的保护范围。

在本实施例中，轮边电机12包括电动机部分和发电机部分，汽车处于加速状态下，电机驱动控制器14控制电动机部分运转，电池组11供电带动汽车两后轮转动，汽车处于减速并刹车状态下，电机驱动控制器14控制发电机部分运转，发电机部分将产生电能充入电池组11中。

在本实施例中，热发电机10为单纯采用发动机排气余热进行发电的热能发电机或者是能够同时采用发动机排气余热和太阳能进行发电的双向发电机，热能发电机或者双向发电机将产生电能储存到电池组11中。本发明中的热发电机10的发电方式并不局限于余热和太阳能，还可以是风能，只要是能够实现热发电机10不消耗燃油而又能为电池充电的方式，均属于本方案的简单变形和变换，应当落入本发明的保护范围。

具体元件的功率选择：

电池组11和轮边电机12及电机驱动控制器14是功率相互匹配的一套；电池组11足够驱论辩电机最大功率工作半小时也可设计一小时甚至更多，但成本会大幅增加，重量也会增加和省油的目的相违背，所以半小时足够，因为正常大多数人不会将车开到最大负荷且超过半小时的。

混合动力控制器13是将车速信号和发动机负荷信号通过组合计算，再产生控制电信号的装置，它能将发动机的扭矩转速曲线和驱动电机的扭矩转速曲线近似重合，达到动力协调。

整车布局为1吨以下车子，轮边电机12总功率8KW左右，1-1.5吨车子使用总功率10KW的轮边电机12，1.5-3吨以下使用总功率10-20KW的轮边电机12。

安装车型改变，只需改变轮边电机12、电机驱动控制器14、电池组11和热发电机10，其余不变。这四个部分要根据车身重量和前后驱动来设置。以1400KG车重为例，建议选用总功率10KW轮边电机12，总功率15-20KW电机驱动控制器14，72V、90A锂电池或铁锂电池，1-2KW温差发电机和太阳能发电机。

本发明的优势在于：

1、本发明的附加混合动力系统结构布局简单，能量利用充分，易于实现；

    2、电池控制器17的设置，有利于对电池组11的保护；

    3、显示仪表15与控制开关16的设置，实现了人工手动对于该附加混合动力系统的控制。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种附加混合动力系统，其特征在于，包括热发电机、电池组、车速传感器、混合动力控制器、负荷传感器、电机驱动控制器以及轮边电机，所述热发电机设置在汽车发动机侧边并与电池组电连接，热发电机将发动机产生的热量转化成电能储存在电池组中，所述混合动力控制器分别与车速传感器、负荷传感器以及电机驱动控制器电连接，所述电机驱动控制器分别与轮边电机以及电池组电连接，所述车速传感器和油门产生相应电压信号输送到混合动力控制器，负荷传感器将发动机负荷信号输送到混合动力控制器，混合动力控制器处理计算之后将新的电压信号传送到电机驱动控制器中；当电机驱动控制器收到加速的电压信号，电机驱动控制器接收电池组电流并向轮边电机供电，当电机驱动控制器收到松油门或者高速行驶的电压信号，电机驱动控制器不接收电池组电流，轮边电机不运转，当电机驱动控制器收到减速并刹车电压信号，轮边电机转换成发电机，电机驱动控制器将产生电量储存到电池组中。

2.根据权利要求1所述的附加混合动力系统，其特征在于，该附加混合动力系统还包括电池控制器，所述电池控制器一端与电池组电连接，且另一端与热发电机电连接；所述电池控制器监测电池组中电量信息，在电池组输出电压低于电池组设定值时，电池控制器切断电池组供电，在电池组充到足够电量时，电充控制器指示电池组重新供电。

3.根据权利要求1所述的附加混合动力系统，其特征在于，该附加混合动力系统还包括显示仪表和控制开关，所述显示仪表和控制开关均与混合动力控制器电连接，显示仪表显示该系统中的混合动力控制器的运行信息，控制开关控制电池组电量的供应。

4.根据权利要求1所述的附加混合动力系统，其特征在于，所述轮边电机包括电动机部分和发电机部分，汽车处于加速状态下，电机驱动控制器控制电动机部分运转，电池组供电带动汽车两后轮转动，汽车处于减速并刹车状态下，电机驱动控制器控制发电机部分运转，发电机部分将产生电能充入电池组中。

5.根据权利要求1所述的附加混合动力系统，其特征在于，所述热发电机为单纯采用发动机排气余热进行发电的热能发电机或者是能够同时采用发动机排气余热和太阳能进行发电的双向发电机，所述热能发电机或者双向发电机将产生电能储存到电池组中。

6.一种附加混合动力控制方法，其特征在于，包括汽车在加速状态、松油门状态、减速并刹车状态以及高速行驶状态下的后轮动力控制，具体控制方法如下：

S1、加速状态：车速传感器和油门产生相应电压信号输送到混合动力控制器，负荷传感器将发动机负荷信号输送到混合动力控制器，混合动力控制器处理计算之后产生新的电压信号，经导线传送车尾箱的电机驱动控制器来控制轮边电机，轮边电机从电池组中获取电能并带动两个后轮运转；

S2：松油门状态：当汽车松掉油门滑行时，混合动力控制器传送信号到电机驱动控制器，电机驱动控制器切断电池组的供电，使两后轮处于空转状态，此时不消耗电池能量；

S3：减速并刹车状态：当汽车减速并刹车时，混合动力控制器给电机驱动控制器信号，电机驱动控制器控制后轮电机将动能转换成电能，并将发出电能储存到电池组当中；

S4：高速行驶状态：当汽车高速行驶超出轮边电机的设计速度，电机驱动控制器切断电池组供电，此时汽车通过内部燃油进行能量供给。

7.根据权利要求6所述的附加混合动力控制方法，其特征在于，该附加混合动力控制方法还包括电池电量的控制，电池控制器监测电池组中电量信息，在电池组输出电压低于电池组设定值时，电池控制器切断电池组供电，在电池组充到足够电量时，电充控制器指示电池组重新供电。

8.根据权利要求6所述的附加混合动力控制方法，其特征在于，该附加混合动力控制方法还包括手动控制，手动控制组件包括显示仪表和控制开关，显示仪表显示该系统中的混合动力控制器的运行信息，在系统电压偏高、电池温度过高或者电机短路的机械损伤情况下，控制开关切断电池组电量的供给。

9.根据权利要求6所述的附加混合动力控制方法，其特征在于，所述轮边电机包括电动机部分和发电机部分，汽车处于加速状态下，电机驱动控制器控制电动机部分运转，电池组供电带动汽车两后轮转动，汽车处于减速并刹车状态下，电机驱动控制器控制发电机部分运转，发电机部分将产生电能充入电池组中。

10.根据权利要求6所述的附加混合动力控制方法，其特征在于，所述热发电机为单纯采用发动机排气余热进行发电的热能发电机或者是能够同时采用发动机排气余热和太阳能进行发电的双向发电机，所述热能发电机或者双向发电机将产生电能储存到电池组中。