CN106042894A - 一种并联混合动力驱动系统及其能量管理方法 - Google Patents

一种并联混合动力驱动系统及其能量管理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并联混合动力驱动系统及其能量管理方法，所述并联混合动力驱动系统，包括一发动机E及一用于启动发动机的启动机M1，所述发动机E输出接离合器，离合器前端连接驱动电机M2，驱动电机M2连接ATM自动变速箱，变速箱连接接驱动桥，驱动桥驱动驱动轮从而驱动汽车；所述启动机M1由启动电源供电，驱动电机M2由驱动电源供电。所述驱动电源系统采用硅油冷却系统进行冷却。本发明的驱动电源采用硅油冷却，有利于单体热平衡，提高电池安全性；本发明使用专用起动机替代普通起动机，在频繁启停状态下，使用寿命更长；本发明使用专用的受限的发动机开/关型控制策略，使并联系统的节油率相当于混联系统。

Description

一种并联混合动力驱动系统及其能量管理方法
技术领域
本发明涉及混合动力技术，特别涉及一种并联混合动力驱动系统及其能量管理方法。
背景技术
随着石油资源的日益短缺，环保呼声日益高涨，节能环保越来越受到重视，相应的，各种节能减排混合动力车型相继问世。目前开发出来的混合动力汽车有串联式、并联式和混联式。并联式混合动力系统主要包括发动机驱动装置和电力驱动装置，两套动力装置可以分别单独驱动车辆或者同时输出动力驱动车辆。自并联式混合动力驱动系统问世后，大量的优化工作出现，以提高并联系统的综合性能。专利申请文件1（专利号：201010234012.2）在并联系统的紧凑上提出了改进，降低制造成本，专利申请文件2（专利号：201210328500.9）设计了第一第二第三离合器，通过离合器和行星齿轮结构的配合实现两档输出。专利申请文件3（专利号：201410780647.0）提出的混合动力模式是发动机不参与发电给蓄电池充电，电机需要用的电由外插充电和能量回收获得，以此提高燃油效率。专利申请文件4（专利号：201510486533.X）则在变速箱的操作便利性上给出了优化。在结构优化的同时，各种能量管理的方法也不断推出。目前通行的能量管理方法有规则管理策略、瞬时能量优化管理策略、全局能量优化管理策略、自适应能量管理策略。基于规则的能量管理策略，是制定一组规则来管理能量，这依赖于策略制定人员的技术水平。其他各种能量管理规则由于数学模型的复杂和数据获得处理能力的不足，难以工程化到批量车辆中。
目前技术没有考虑结构配置设计与能量管理策略的系统配合，各自考虑，整体节能减排效果仍有待优化。
发明内容
本发明目的是：提供一种并联混合动力驱动系统及其能量管理方法。
本发明的技术方案是：
一种并联混合动力驱动系统的能量管理方法，包括：
1）界定车辆行驶的各种路况和工况；
2）确定并联式混合动力驱动系统各种工作模式；
3）根据地图确定可选用工作模式；
4）根据导航路线排出分段可用工作模式组合；
5）根据驾驶目标组合具体工作模式和策略；
6）根据数据采集平台统计分析结果微调工作模式和策略；
7）驱动电源系统采用硅油冷却系统进行冷却。
所述驱动电源硅油冷却系统，依据电池性能及并联系统控制模式确定。
所述路况和工况，依据并联式混合动力汽车的优势用途来确定。
所述工作模式由能量管理策略制定者的理解来规定。
优选的，所述工作模式包含了一套能量管理规则，采用“受限的发动机开/关型控制策略”实现扭矩分配策略，提高燃油经济性。
优选的，所述地图，包括地形地貌路线几何特点和交通状况，作为归纳和选用工作模式的依据；所述导航路线，指汽车一次行驶从出发到目的地的路线，其间经过的地形地貌和交通状况。
优选的，所述数据采集平台，通过GPRS收集到的汽车各种数据。
一种与上述能量管理方法匹配的并联混合动力驱动系统，包括
一发动机E及一用于启动发动机的启动机M1，
所述发动机E输出接离合器，离合器前端连接驱动电机M2，驱动电机M2连接ATM自动变速箱，
变速箱连接接驱动桥，驱动桥驱动驱动轮从而驱动汽车；
所述启动机M1由启动电源供电，驱动电机M2由驱动电源供电。
优选的，所述驱动电源系统采用硅油冷却系统进行冷却。
优选的，所述驱动电源包括电池及与其连接的三合一控制柜，所述三合一控制柜输出三路电压，分别连接启动电源、电动转向泵和驱动电机M2。
优选的，所述三合一控制柜上还设有电流传感器和温度传感器，电流传感器输出连接电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS连接控制硅油冷却系统。
本发明的优点是：
1．本发明的驱动电源采用硅油冷却，有利于单体热平衡，提高电池安全性；
2．本发明使用专用起动机替代普通起动机，在频繁启停状态下，使用寿命更长；
3．本发明使用专用的受限的发动机开/关型控制策略，使并联系统的节油率相当于混联系统；
4．本发明综合考虑了使用路线、能量管理和零部件配置，以最大程度的节能减排，降低制造成本；
5．本发明数据采集平台辅助定义工作模式，拓展设计人员的经验和技术理解水平；
6．本发明系统配置最大程度发挥策略的效果，策略组合选择乃至人工数据采集平台后台规划可以最大程度发挥部件配置的性能。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为并联混合动力驱动系统的原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的并联混合动力驱动系统，包括一发动机E及一用于启动发动机的启动机M1，所述发动机E输出接离合器F，离合器F前端连接驱动电机M2，驱动电机M2连接ATM自动变速箱，变速箱连接接驱动桥，驱动桥驱动驱动轮从而驱动汽车；所述启动机M1由启动电源供电，驱动电机M2由驱动电源供电。所述驱动电源系统采用硅油冷却系统进行冷却。所述驱动电源包括电池及与其连接的三合一控制柜，所述三合一控制柜输出三路电压，分别连接启动电源、电动转向泵和驱动电机M2。所述三合一控制柜上还设有电流传感器和温度传感器，电流传感器输出连接电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS连接控制硅油冷却系统。
电机与发动机功率大小和比例，以此支持油电动力比例的策略。
发动机专用启动机的选择，以此支持启停速度和频率。
发动机启动电源的选择，以此支持起动机启停的能量来源。
驱动电机用蓄电池的容量，电池功率温度管理等辅助装置的选择，以此支持用电策略的选择。
上述并联混合动力驱动系统的能量管理方法，包括：
1）界定车辆行驶的各种路况和工况；
2）确定并联式混合动力驱动系统各种工作模式；
3）根据地图确定可选用工作模式；
4）根据导航路线排出分段可用工作模式组合；
5）根据驾驶目标组合具体工作模式和策略；
6）根据数据采集平台统计分析结果微调工作模式和策略；
7）驱动电源系统采用硅油冷却系统进行冷却。
所述驱动电源硅油冷却系统，依据电池性能及并联系统控制模式确定。
所述路况和工况，依据并联式混合动力汽车的优势用途来确定。
所述工作模式由能量管理策略制定者的理解来规定。
所述工作模式包含了一套能量管理规则，采用“受限的发动机开/关型控制策略”实现扭矩分配策略，提高燃油经济性。
所述地图，包括地形地貌路线几何特点和交通状况，作为归纳和选用工作模式的依据；所述导航路线，指汽车一次行驶从出发到目的地的路线，其间经过的地形地貌和交通状况。
所述数据采集平台，通过GPRS收集到的汽车各种数据。
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1
在山区使用的并联式混合动力驱动电动客车。
鉴于山区路线有长达20公里以上的单程上下坡，因此设计有常充下坡模式和常混合上坡工作模式。
常充下坡模式，需要收集相当于30公里行驶里程的电能，按纯电模式50公里的装点量，常充模式可以从30%充电到100%。
常混上坡工作模式，补偿发动机高效区外动力后，消耗常充模式收集的电能。
混动模式，按常规的策略模式，但是要根据路线规划调整电池SOC到30%准备常充还是50%使用常规混动模式，还是90%准备常混。
电机的选择根据下坡常充功率来设定。
发动机根据上坡驱动力要求来选定。
启停频率很低，启动机电源选择铅酸蓄电池。
驱动电机电源选择26度电配置，以回收常下坡工作模式电能，由于长期工作在大倍率下，选用硅油液冷电池箱PACK。
实施例2
路线特点是坡度分为陡短和缓长两类，且经常启停。
分为陡短上坡、陡短下坡、陡短启停。
缓长充电、缓长启停。
常规混动等工作模式。
电机选用启动力大的电机。
发动机选用满足缓长坡上坡动力的功率。
启动机选用超级启动机。
频繁启停，发动机飞轮平缓发动机转速，超级电容选为启动机电源。
电池选用大倍率性能好，SOC使用范围常规为50% SOC上下，急陡短路况选用40%到70%SOC，缓长也规定久充和久混模式。电池选用硅油冷却系统PACK，后台监控根据路线规划调整工作模式的衔接和电池SOC水平的调整。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种并联混合动力驱动系统的能量管理方法，其特征在于，包括：
1）界定车辆行驶的各种路况和工况；
2）确定并联式混合动力驱动系统各种工作模式；
3）根据地图确定可选用工作模式；
4）根据导航路线排出分段可用工作模式组合；
5）根据驾驶目标组合具体工作模式和策略；
6）根据数据采集平台统计分析结果微调工作模式和策略；
7）驱动电源系统采用硅油冷却系统进行冷却。
2.根据权利要求1所述的并联混合动力驱动系统的能量管理方法，其特征在于：所述工作模式包含了一套能量管理规则，采用“受限的发动机开/关型控制策略”实现扭矩分配策略，提高燃油经济性。
3.根据权利要求1所述的并联混合动力驱动系统的能量管理方法，其特征在于：所述地图，包括地形地貌路线几何特点和交通状况，作为归纳和选用工作模式的依据；所述导航路线，指汽车一次行驶从出发到目的地的路线，其间经过的地形地貌和交通状况。
4.根据权利要求1所述的并联混合动力驱动系统的能量管理方法，其特征在于：所述数据采集平台，通过GPRS收集到的汽车各种数据。
5.一种并联混合动力驱动系统，其特征在于：包括
一发动机E及一用于启动发动机的启动机M1，
所述发动机E输出接离合器，离合器前端连接驱动电机M2，驱动电机M2连接ATM自动变速箱，
变速箱连接接驱动桥，驱动桥驱动驱动轮从而驱动汽车；
所述启动机M1由启动电源供电，驱动电机M2由驱动电源供电。
6.根据权利要求5所述的并联混合动力驱动系统的能量管理方法，其特征在于：所述驱动电源系统采用硅油冷却系统进行冷却。
7.根据权利要求6所述的并联混合动力驱动系统的能量管理方法，其特征在于：所述驱动电源包括电池及与其连接的三合一控制柜，所述三合一控制柜输出三路电压，分别连接启动电源、电动转向泵和驱动电机M2。
8.根据权利要求7所述的并联混合动力驱动系统的能量管理方法，其特征在于：所述三合一控制柜上还设有电流传感器和温度传感器，电流传感器输出连接电池管理系统BMS，所述电池管理系统BMS连接控制硅油冷却系统。
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