CN106314120A - 一种混合动力汽车的动力系统和驱动方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种混合动力汽车的动力系统和驱动方法，原动机效率受温度变化影响较小。该动力系统包括原动机、储能设备、机电控制设备、驱动电机和吸收式制冷机，其中：原动机，用于燃烧能源发电，并向机电控制设备传输电能；机电控制设备，用于接收原动机传输的电能，向储能设备传输电能，并在需要驱动电机驱动汽车时向驱动电机传输电能；以及，用于接收储能设备传输的电能，并向驱动电机传输电能；储能设备，用于接收并储存机电控制设备传输的电能；以及，用于向机电控制设备传输电能；驱动电机，用于接收机电控制设备传输的电能，驱动汽车；吸收式制冷机，用于吸收原动机排出的热能，利用吸收的热能产生冷气对原动机进气口的空气进行冷却。

Description

一种混合动力汽车的动力系统和驱动方法

技术领域

本申请涉及汽车动力技术领域，尤其涉及一种混合动力汽车的动力系统和驱动方法。

背景技术

传统汽车的动力系统主要包括原动机，该原动机可以为内燃机或燃气轮机；电动汽车的动力系统主要包括储能设备(例如，蓄电池组)和驱动电机。传统汽车通过燃油或燃气驱动，在低速路况下存在效率低下、油耗大、废气排放大、污染严重等问题；而电动汽车，依赖外部充电设备进行充电，其储能设备续航能力较低、充电时间长，同时还受到外部充电设备的普及和分布的限制，机动性不高。

现有技术中还存在一种混合动力汽车，其动力系统包括原动机、储能设备和驱动电机；其中，原动机仅用于燃烧能源发电，驱动电机用于利用电能驱动汽车。此时，虽然原动机的效率不受汽车行驶速度的影响，但是会极大地受到环境温度变化的影响，环境温度较高时，原动机效率低下。

因此，现有技术中的混合动力汽车，存在着原动机效率受温度变化影响较大的问题。

发明内容

本申请实施例提供一种混合动力汽车的动力系统和驱动方法，用以解决现有技术中存在的原动机效率受温度变化影响较大的问题。

本申请实施例提供一种混合动力汽车的动力系统，包括原动机、储能设备、机电控制设备、驱动电机和吸收式制冷机，其中：

上述原动机，用于燃烧能源发电，并向上述机电控制设备传输电能；

上述机电控制设备，用于接收上述原动机传输的电能，并向上述储能设备传输电能，以及在需要上述驱动电机驱动上述混合动力汽车时向上述驱动电机传输电能；以及，用于接收上述储能设备传输的电能，并向上述驱动电机传输电能；

上述储能设备，用于接收并储存上述机电控制设备传输的电能；以及，用于向上述机电控制设备传输电能；

上述驱动电机，用于接收上述机电控制设备传输的电能，驱动上述混合动力汽车；

上述吸收式制冷机，用于吸收上述原动机排出的热能，利用吸收的热能产生冷气对上述原动机进气口的空气进行冷却。

本申请实施例还提供一种混合动力汽车的驱动方法，包括：

当原动机燃烧能源发电时，上述原动机向机电控制设备传输电能；吸收式制冷机吸收上述原动机排出的热能，利用吸收的热能产生冷气对上述原动机进气口的空气进行冷却，并且上述机电控制设备接收上述原动机传输的电能，向储能设备传输电能，以及在需要驱动电机驱动上述混合动力汽车时向上述驱动电机传输电能；上述储能设备接收并储存上述机电控制设备传输的电能；

当上述储能设备向上述机电控制设备传输电能时，上述机电控制设备接收上述储能设备传输的电能，并向上述驱动电机传输电能；

上述驱动电机接收上述机电控制设备传输的电能，驱动上述混合动力汽车。

本申请有益效果包括：

本申请实施例提供的方案中，一方面，原动机仅用于燃烧能源发电，仅由驱动电机作为唯一的机械动力源来利用电能驱动混合动力汽车，因此原动机的燃烧效率不会受到汽车行驶速度的影响；另一方面，吸收式制冷机利用原动机排出的大量废热，产生足量的冷气对原动机进气口的空气进行冷却，使原动机始终工作在标准的工作温度下，因此原动机的燃烧效率也不会受到温度变化的影响。可见，相比于现有技术，本申请实施例提供的方案，原动机效率受温度变化影响较小。

本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本申请的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种混合动力汽车的动力系统的结构示意图之一；

图2为本申请实施例提供的一种混合动力汽车的动力系统的结构示意图之二；

图3为本申请实施例提供的一种混合动力汽车的动力系统的详细结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种混合动力汽车的驱动方法的流程示意图。

具体实施方式

为了给出原动机效率受温度变化影响较小的实现方案，本申请实施例提供了一种混合动力汽车的动力系统和驱动方法，以下结合说明书附图对本申请的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本申请，并不用于限定本申请。并且在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请实施例提供一种混合动力汽车的动力系统，其结构示意图如图1所示，包括原动机101、储能设备102、机电控制设备103、驱动电机104和吸收式制冷机105，其中：

原动机101，用于燃烧能源发电，并向机电控制设备103传输电能；

机电控制设备103，用于接收原动机101传输的电能，并向储能设备102传输电能，以及在需要驱动电机104驱动上述混合动力汽车时向驱动电机104传输电能；以及，用于接收储能设备102传输的电能，并向驱动电机104传输电能；

储能设备102，用于接收并储存机电控制设备103传输的电能；以及，用于向机电控制设备103传输电能；

驱动电机104，用于接收机电控制设备103传输的电能，驱动上述混合动力汽车；

吸收式制冷机105，用于吸收原动机101排出的热能，利用吸收的热能产生冷气对原动机101进气口的空气进行冷却。

具体地，原动机101所燃烧的能源可以包括汽油、天然气等。

具体地，在本申请实施例提供的方案中，原动机101仅用于燃烧能源发电，而仅采用驱动电机104作为唯一的机械动力源利用电能来驱动混合动力汽车。实际实施时，如果储能设备102电量充足，那么，当汽车行驶时由储能设备102通过机电控制设备103为驱动电机104供电。如果储能设备102电量不足，一方面，可以通过机电控制设备103连接外部充电设备为储能设备102充电，由于外部充电设备通常是固定的，此时汽车只能处于非行驶状态，驱动电机104不工作；另一方面，也可以采用原动机101燃烧能源发电，通过机电控制设备103为储能设备102充电，此时，如果汽车在行驶过程中，机电控制设备103还为驱动电机104供电。可见，原动机101的燃烧效率不会受到汽车行驶速度的影响，即使当汽车处于低速行驶的状态下，原动机101的燃烧效率仍能处于最高点附近。

在上述过程中，一旦原动机101处于工作状态，就会产生大量废热，该热量足以供给吸收式制冷机105产生冷气，转而对原动机101进气口的空气进行冷却。那么，无论环境温度如何变化，原动机101都可以始终工作在较低的标准工作温度下，燃烧效率较高。可见，本申请实施例提供的方案，原动机101效率受温度变化影响较小。

进一步地，如图2所示，还可以包括加热器106，用于产生热能供吸收式制冷机105吸收；吸收式制冷机105，还用于吸收加热器106提供的热能，为上述混合动力汽车供冷。

当原动机101未处于工作状态下时，加热器106可以为吸收式制冷机105提供适量的热能，供吸收式制冷机105吸收后产生适量的冷气，为汽车供冷，以使吸收式制冷机105在功能实现上更加完善和全面。

进一步地，机电控制设备103，还可以用于监测和控制原动机101的工作状态；原动机101，还可以用于向机电控制设备103上报自身的工作状态，接收机电控制设备103的执行指令；上述执行指令用于控制原动机101的工作状态；上述工作状态包括运行和停止。

在本申请实施例提供的方案中，原动机101的工作状态可以包括两种，也即运行和停止。当原动机101运行时，其燃烧效率处于最高点附近，例如现有的汽油发动机的最高效率约为34％，那么，原动机101的燃烧效率即约等于该最高效率；当原动机101停止时，则不燃烧能源。而如果将原动机作为机械驱动源，那么原动机在运行下的状态并不单一，会受到汽车行驶速度的影响，尤其是当汽车遭遇堵车时，原动机可能处于怠速空转的状态，例如，现有的汽油发动机的实际效率仅为2％至3％；因此其工作状态无法简单包括运行和停止两种，运行时的效率在绝大多数情况下也不处于最高点。如果使用原动机的多项工作状态参数绘制万有特性曲线，那么本申请实施例提供的原动机101的万有特性曲线可以保持在预设的最佳工作区域附近。

具体地，原动机101的工作状态由机电控制设备103来监测和控制。机电控制设备103对原动机101工作状态的监测是通过原动机101的上报来进行的；对原动机101工作状态的控制则是通过发送执行指令来进行的。

进一步地，机电控制设备103，还可以用于监测储能设备103的状态信息，向所述储能设备发送执行指令；储能设备103，还可以用于向机电控制设备103上报自身的状态信息，接收所述机电控制设备的执行指令；所述执行指令用于控制所述储能设备是否向所述机电控制设备传输电能；上述状态信息可以包括剩余电量信息。

因为并不是在任何情况下都需要向储能设备102传输电能进行充电，因此可以由机电控制设备103对储能设备103的状态信息进行监控，以便合理利用原动机101用于发电所燃烧的能源。较佳地，上述状态信息可以包括剩余电量信息；其中，上述剩余电量信息可以为剩余电量值，或者剩余电量值与额定电量值之比，等等。

此外，为了保护储能设备102的稳定性，以延长储能设备102的使用寿命，当储能设备102正在充电时，可以在机电控制设备103的控制下，不向机电控制设备103传输电能。

具体地，机电控制设备103，可以用于控制储能设备102在接收机电控制设备103传输的电能时，关闭向机电控制设备103传输电能的功能，以及控制储能设备102在储满电能后，开启向机电控制设备103传输电能的功能。

当储能设备102正在通过机电控制设备103充电时，为了保护储能设备102的稳定性，以延长使用寿命，机电控制设备103可以控制关闭储能设备102作为混合动力汽车供电来源的功能，使储能设备102不对外供电，也即关闭储能设备102向机电控制设备103传输电能的功能。在储能设备102储满电能后，一般可以停止为储能设备102传输电能，并由机电控制设备103控制开启储能设备102作为混合动力汽车供电来源的功能，也即，由储能设备102重新开始向机电控制设备103传输电能。

具体地，上述状态信息可以包括剩余电量信息；机电控制设备103，可以用于当未连接外部充电设备，并且监测到储能设备102的剩余电量信息满足预设条件时，控制原动机101运行。

实际实施时，当储能设备102的电量较低时，机电控制设备103可以连接外部充电设备后，向储能设备102传输电能；如果机电控制设备103未连接外部充电设备，那么，可以启动原动机101通过机电控制设备103为储能设备102进行充电。例如，上述剩余电量信息可以为剩余电量值与额定电量值之比，上述预设条件可以为剩余电量值与额定电量值之比小于10％，也即当储能设备102的剩余电量值与额定电量值之比小于10％，并且机电控制设备103未连接外部充电设备时，控制原动机101运行。

此外，当监测到储能设备102的剩余电量值达到额定电量值时，也即当监测到储能设备102充电完成时，机电控制设备103可以控制原动机101停止，从而减少能源的浪费。

进一步地，机电控制设备103，还可以用于根据上述混合动力汽车的行驶速度信息，控制驱动电机104的转速大小。

由于本申请实施例提供的方案中，仅采用驱动电机104利用电能来驱动混合动力汽车，那么，由机电控制设备103根据上述混合动力汽车的行驶速度信息，来控制驱动电机104的转速大小，可以使驱动电机104根据汽车的行驶状况随时启动、停止或输出不同的功率和转速，防止出现怠速空转的情况发生，造成能源的浪费。

此外，由于驱动电机104是混合动力汽车唯一的机械驱动装置，因此对汽车的驱动控制可以采用电动汽车的控制逻辑和策略，相较于同时采用原动机和驱动电机进行驱动的方式，控制逻辑更为简单。

图3所示为本申请实施例提供的一种混合动力汽车的动力系统的详细结构示意图。

原动机101具体可以包括：

发电模块1011，可以用于燃烧能源发电；实际实施时，发电模块1011可以包括内燃机或者燃气轮机，以及发电机；其中，上述内燃机所燃烧的能量可以为汽油，上述燃气轮机所燃烧的能量可以为天然气；

第一监测模块1012，可以用于监测并向机电控制设备103上报发电模块1011的工作状态；

第一执行模块1013，可以用于接收机电控制设备103的执行指令，控制发电模块1011的工作状态；

第一电能转换模块1014，可以用于将发电模块1011发出的电能转换为额定直流电，将上述额定直流电传输给机电控制设备103；实际实施时，第一电能转换模块1014可以包括整流器和单向变换器。

储能设备102具体可以包括：

储能模块1021，可以用于接收并储存机电控制设备103传输的电能；实际实施时，储能模块1021可以为蓄电池组；

第二监测模块1022，可以用于监测并向机电控制设备103发送储能模块1021的状态信息；

第二执行模块1023，可以用于接收机电控制设备103的执行指令，控制第二电能转换模块1024是否向机电控制设备103传输电能；

第二电能转换模块1024，可以用于接收机电控制设备103传输的电能并传输给储能模块1021，将储能模块1021储存的电能传输给机电控制设备103；实际实施时，第二电能转换模块1023可以为双向变换器。

驱动电机104具体可以包括：

驱动模块1041，可以用于驱动上述混合动力汽车；

第三执行模块1042，可以用于接收机电控制设备103传输的电能并传输给驱动模块1041，根据机电控制设备103的控制，控制驱动模块1041的转速大小。

基于同一构思，根据本申请上述实施例提供的一种混合动力汽车的动力系统，相应地，本申请实施例还提供了一种混合动力汽车的驱动方法，具体实现方式可以参见前述系统的实施例，重复之处不再赘述。

本申请实施例提供一种混合动力汽车的驱动方法，其流程示意图如图4所示，可以包括以下步骤：

S401、原动机燃烧能源发电，并向机电控制设备传输电能；吸收式制冷机吸收上述原动机发电时排出的热能，利用吸收的热能产生冷气对上述原动机进气口的空气进行冷却；

S402、上述机电控制设备接收上述原动机传输的电能，向储能设备传输电能，以及在需要驱动电机驱动上述混合动力汽车时向上述驱动电机传输电能；

S403、上述储能设备接收并储存上述机电控制设备传输的电能，在上述驱动电机需要驱动上述混合动力汽车时，向上述机电控制设备传输电能；

S404、上述机电控制设备接收上述储能设备传输的电能，并向上述驱动电机传输电能；

S405、上述驱动电机接收上述机电控制设备传输的电能，驱动上述混合动力汽车。

进一步地，还可以包括：加热器产生热能供上述吸收式制冷机吸收；上述吸收式制冷机吸收上述加热器提供的热能，为上述混合动力汽车供冷。

进一步地，还可以包括：上述机电控制设备监测和控制上述原动机的工作状态；上述原动机向上述机电控制设备上报自身的工作状态，接收所上述机电控制设备的执行指令；上述执行指令用于控制上述原动机的工作状态；上述工作状态包括运行和停止。

进一步地，还可以包括：上述机电控制设备监测上述储能设备的状态信息，向所述储能设备发送执行指令；上述储能设备向上述机电控制设备上报自身的状态信息，接收所述机电控制设备的执行指令；所述执行指令用于控制所述储能设备是否向所述机电控制设备传输电能；上述状态信息包括剩余电量信息。

具体地，上述机电控制设备向上述储能设备发送执行指令，具体可以包括：当上述储能设备在接收上述机电控制设备传输的电能时，上述机电控制设备控制上述储能设备关闭向上述机电控制设备传输电能的功能；在上述储能设备储满电能后，上述机电控制设备控制上述储能设备开启向上述机电控制设备传输电能的功能。

具体地，上述状态信息可以包括剩余电量信息；上述机电控制设备监测所述储能设备的状态信息之后，还可以包括：当所述机电控制设备未连接外部充电设备，并且监测到上述储能设备的剩余电量信息满足预设条件时，上述机电控制设备控制所述原动机运行。

进一步地，还可以包括：上述机电控制设备根据上述混合动力汽车的行驶速度信息，控制上述驱动电机的转速大小。

综上所述，本申请实施例提供的方案中，一方面，原动机仅用于燃烧能源发电，仅由驱动电机作为唯一的机械动力源来利用电能驱动混合动力汽车，因此原动机的燃烧效率不会受到汽车行驶速度的影响；另一方面，吸收式制冷机利用原动机排出的大量废热，产生足量的冷气对原动机进气口的空气进行冷却，使原动机始终工作在标准的工作温度下，因此原动机的燃烧效率也不会受到温度变化的影响。可见，相比于现有技术，本申请实施例提供的方案，原动机效率受温度变化影响较小。

显然，尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本的创造性概念，则可对这些实施例做出另外的改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种混合动力汽车的动力系统，其特征在于，包括原动机、储能设备、机电控制设备、驱动电机和吸收式制冷机，其中：

所述原动机，用于燃烧能源发电，并向所述机电控制设备传输电能；

所述机电控制设备，用于接收所述原动机传输的电能，并向所述储能设备传输电能，以及在需要所述驱动电机驱动所述混合动力汽车时向所述驱动电机传输电能；以及，用于接收所述储能设备传输的电能，并向所述驱动电机传输电能；

所述储能设备，用于接收并储存所述机电控制设备传输的电能；以及，用于向所述机电控制设备传输电能；

所述驱动电机，用于接收所述机电控制设备传输的电能，驱动所述混合动力汽车；

所述吸收式制冷机，用于吸收所述原动机排出的热能，利用吸收的热能产生冷气对所述原动机进气口的空气进行冷却。

2.如权利要求1所述的动力系统，其特征在于，还包括加热器，用于产生热能供所述吸收式制冷机吸收；

所述吸收式制冷机，还用于吸收所述加热器提供的热能，为所述混合动力汽车供冷。

3.如权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述机电控制设备，还用于监测和控制所述原动机的工作状态；

所述原动机，还用于向所述机电控制设备上报自身的工作状态，接收所述机电控制设备的执行指令；所述执行指令用于控制所述原动机的工作状态；

所述工作状态包括运行和停止。

4.如权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述机电控制设备，还用于监测所述储能设备的状态信息，向所述储能设备发送执行指令；

所述储能设备，还用于向所述机电控制设备上报自身的状态信息，接收所述机电控制设备的执行指令；所述执行指令用于控制所述储能设备是否向所述机电控制设备传输电能；

所述状态信息包括剩余电量信息。

5.如权利要求4所述的动力系统，其特征在于，所述机电控制设备，具体用于控制所述储能设备在接收所述机电控制设备传输的电能时，关闭向所述机电控制设备传输电能的功能，以及控制所述储能设备在储满电能后，开启向所述机电控制设备传输电能的功能。

6.如权利要求4所述的动力系统，其特征在于，所述状态信息包括剩余电量信息；

所述机电控制设备，具体用于当未连接外部充电设备，并且监测到所述储能设备的剩余电量信息满足预设条件时，控制所述原动机运行。

7.如权利要求1所述的动力系统，其特征在于，所述机电控制设备，还用于根据所述混合动力汽车的行驶速度信息，控制所述驱动电机的转速大小。

8.一种混合动力汽车的驱动方法，其特征在于，包括：

原动机燃烧能源发电，并向机电控制设备传输电能；吸收式制冷机吸收所述原动机发电时排出的热能，利用吸收的热能产生冷气对所述原动机进气口的空气进行冷却；

所述机电控制设备接收所述原动机传输的电能，向储能设备传输电能，以及在需要驱动电机驱动所述混合动力汽车时向所述驱动电机传输电能；

所述储能设备接收并储存所述机电控制设备传输的电能，在所述驱动电机需要驱动所述混合动力汽车时，向所述机电控制设备传输电能；

所述机电控制设备接收所述储能设备传输的电能，并向所述驱动电机传输电能；

所述驱动电机接收所述机电控制设备传输的电能，驱动所述混合动力汽车。

9.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

加热器产生热能供所述吸收式制冷机吸收；

所述吸收式制冷机吸收所述加热器提供的热能，为所述混合动力汽车供冷。

10.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

所述机电控制设备监测和控制所述原动机的工作状态；

所述原动机向所述机电控制设备上报自身的工作状态，接收所述机电控制设备的执行指令；所述执行指令用于控制所述原动机的工作状态；

所述工作状态包括运行和停止。

11.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

所述机电控制设备监测所述储能设备的状态信息，向所述储能设备发送执行指令；

所述储能设备向所述机电控制设备上报自身的状态信息，接收所述机电控制设备的执行指令；所述执行指令用于控制所述储能设备是否向所述机电控制设备传输电能；

所述状态信息包括剩余电量信息。

12.如权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，所述机电控制设备向所述储能设备发送执行指令，具体包括：

当所述储能设备在接收所述机电控制设备传输的电能时，所述机电控制设备控制所述储能设备关闭向所述机电控制设备传输电能的功能；在所述储能设备储满电能后，所述机电控制设备控制所述储能设备开启向所述机电控制设备传输电能的功能。

13.如权利要求11所述的驱动方法，其特征在于，所述状态信息包括剩余电量信息；

所述机电控制设备监测所述储能设备的状态信息之后，还包括：

当所述机电控制设备未连接外部充电设备，并且监测到所述储能设备的剩余电量信息满足预设条件时，所述机电控制设备控制所述原动机运行。

14.如权利要求8所述的驱动方法，其特征在于，还包括：

所述机电控制设备根据所述混合动力汽车的行驶速度信息，控制所述驱动电机的转速大小。