CN201800715U - 插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统 - Google Patents

插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统 Download PDF

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王璘
田霞
吴锦俊
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Abstract

插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统,设有发动机、发电机、AC/DC电源变换器、动力电池组、超级电容组、DC/DC电源变换器以及电机控制器,所述动力电池组通过线路经由DC/DC电源变换器连接于电机控制器,发动机连接于发电机,该发电机经由AC/DC电源变换器连接到动力电池组与DC/DC电源变换器之间的线路上,所述超级电容组连接到DC/DC电源变换器与电机控制器之间的线路上。本实用新型形成了一种基于“动力电池组-电源变换器-超级电容组”功率自适应混合系统,因此有效减小了动力电池组峰值放电电流,提高其安全使用性能和循环使用寿命,降低了混合动力车动力电池组配置容量和整车制造成本。

Description

插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及混合动力车领域,具体地,涉及一种插电式混合动力车的串联 式混合动力控制系统。
背景技术
[0002] 一般而言,现有的混合动力车(HEV)是指以内燃机和电动机作为混合动力源的 汽车。由于HEV需要即时充电,充电容量较小,并且无法采用普通的家用电源充电,因 此存在较大的应用局限性。在此情形下,插电式混合动力车(PHEV)应运而生。
[0003] PHEV具有较大的动力电池容量,可以在纯电动模式下行驶较长里程,并且在需 要时仍然可以象通常的混合动力车一样工作。与传统的混合动力电动汽车相比,PHEV 的电输出比率得到了大幅提高,车辆运行成本大幅降低。PHEV可以大幅提高混合动力 车电功率比和车辆的燃油经济性,非常适用于复杂路况的城市公交系统。尽管PHEV具 有诸多的优点,但是现有技术中仍然缺乏一套比较有效的用于PHEV的混合动力控制系 统,这导致现有的PHEV不能充分发挥其上述优点。
[0004] 有鉴于此,需要一种新型的插电式混合动力车的混合动力控制系统。 实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的是提供一种插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统, 以克服现有技术的上述缺陷,有效地提高插电式混合动力车的安全使用性和使用寿命, 降低混合动力车的动力电池组的容量配置。
[0006] 上述目的通过如下技术方案实现:插电式混合动力车的串联式混合动力控制系 统,设有发动机、发电机、AC/DC电源变换器、动力电池组、超级电容组、DC/DC电 源变换器以及电机控制器,其中所述动力电池组通过线路经由所述DC/DC电源变换器连 接于所述电机控制器,所述发动机连接于所述发电机,该发电机经由所述AC/DC电源变 换器连接到所述动力电池组与所述DC/DC电源变换器之间的线路上,所述超级电容组连 接到所述DC/DC电源变换器与所述电机控制器之间的线路上。
[0007] 通过本实用新型的上述技术方案,由于本实用新型PHEV的串联式混合动力控 制系统形成了一种基于“动力电池组_电源变换器-超级电容组”功率自适应混合系统, 因此有效减小了动力电池组峰值放电电流,提高其安全使用性能和循环使用寿命,降低 了混合动力车动力电池组配置容量和整车制造成本。有关本实用新型更具体的优点,详 见下述的具体实施方式部分。
附图说明
[0008] 图1为本实用新型插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统的连接结构示 意图;
[0009] 图2为本实用新型插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统的控制特性曲
3线图。
具体实施方式
[0010] 以下结合附图详细描述本实用新型插电式混合动力车的串联式混合动力控制系 统的。
[0011] 参见图1,本实用新型的插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统,设有发 动机、发电机、AC/DC电源变换器、动力电池组、超级电容组、DC/DC电源变换器以 及电机控制器,其中所述动力电池组通过线路经由所述DC/DC电源变换器连接于所述电 机控制器,所述发动机连接于所述发电机,该发电机经由所述AC/DC电源变换器连接到 所述动力电池组与所述DC/DC电源变换器之间的线路上,所述超级电容组连接到所述 DC/DC电源变换器与所述电机控制器之间的线路上。
[0012] 通过本实用新型的上述技术方案,在车辆行驶过程中,所述动力电池组和超级 电容组能够根据车辆行驶功率需求,通过电源变换器(尤其是DC/DC电源变换器)实现 功率混合的自适应控制,具有优异的功率输出特性,在动力电池组荷电状态(SOC)处于 较低水平时,“动力电池组-超级电容组”仍然具有较强的功率输出能力,在保证动力电 池组使用安全性和耐久性的前提下,提高了动力电池组的可使用容量;在整车层面上, 整车控制器根据动力电池组SOC和超级电容组端的电压,基于车辆行驶的历史数据进行 计算,调节车辆制动反馈强度,控制发动机/发电机组的输出功率,补偿车辆行驶功率 需求,同时,对动力电池组/超级电容组起到保护作用。
[0013] 为了减小动力电池组的峰值放电电流,动力电池组通过DC/DC电源变换器和超 级电容组并联。在DC/DC电源变换器的特性作用下,动力电池组输出电流平缓,实现了 动力电池组和超级电容组输出功率的自适应混合。
[0014] 本实用新型还实现了一种动态的电源变换器输出特性的控制,在超级电容组充 电过程中,抬高DC/DC电源变换器的输出电压,加速超级电容组的充电过程,使得超 级电容组在下次放电时具有较高的初始电压;在超级电容组放电过程,降低电源变换器 输出电压,充分发挥超级电容组大功率输出的特性,实现超级电容组的“快充快放”特 性。
[0015] 此外,基于本实用新型的上述插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统, 其能够容易地建立基于分层控制结构的整车控制策略,提高动力电池组的可使用容量和 动力系统的安全性能。
[0016] 为帮助理解本实用新型的技术方案,以下结合图2描述本实用新型的串联式混 合动力控制系的工作模式。
[0017] PHEV —般采用串联式混合动力系统结构,现有的串联式混合动力系统结构具有 两种工作模式,即:其一,电量消耗模式——当动力电池组SOC(即荷电状态)较高时, 车辆从电池组吸取能量,以纯电动模式行驶,此时电池SOC可以有波动,但其平均水平 不断减少,即电量在不断消耗;其二,电量保持模式——当电池组SOC下降到较低水平 时,车辆工作在混合动力模式,动力电池组SOC基本不变。在上述运行模式下,动力电 池组处于间歇大电流放电状态,影响动力电池组的使用安全性和耐久性,当动力电池组 SOC降低时,更加严重影响动力电池组的循环使用寿命。
4[0018] 为此,本实用新型的PHEV串联式混合动力系统结构提出了 “动力电池组+超 级电容组+发动机/发电机组”的PHEV动力控制系统,如图2所示,本实用新型的动 力控制系统控制构思如下:
[0019] 根据动力电池和超级电容的充放电特性,建立适合多种工况、尤其是城市工况 的动力电池组和超级电容组参数匹配方法。
[0020] 具体地,动力电池组输出端串接DC/DC电源变换器,DC/DC电源变换器具有 输出斜率可变的下降电源外特性。当动力电池组输出电流增大,DC/DC电源变换器外 特性下降斜率随之增大,导致电源变换器输出电压下降,超级电容组放电并输出功率, 抑制动力电池组电流的进一步增大;当动力电池组输出电流减小,电源变换器外特性下 降斜率随之变缓,导致DC/DC电源变换器输出电压上升,超级电容组处于充电状态,抑 制动力电池组电流的进一步减小。通过DC/DC电源变换器的输出外特性,动力电池组 和超级电容组的输出功率实现自适应混合。在此基础上,根据动力电池组输出电流的变 化,DC/DC电源变换器实现斜率动态调节的电源外特性,分别对超级电容组的充电和放 电过程实现最优控制。除此之外,本实用新型还可以建立一体化的电池管理和电容管理 系统,为电源变换器外特性控制和整车控制提供状态信息。
[0021] 由上可以看出,本实用新型PHEV的串联式混合动力控制系统形成了一种基于 “动力电池组-电源变换器-超级电容组”功率自适应混合系统,因此有效减小了动力电
池组峰值放电电流,提高其安全使用性能和循环使用寿命,降低了混合动力车动力电池 组配置容量和整车制造成本。
[0022] 在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,可以通过任何合适的方式 进行任意组合,其同样落入本实用新型所公开的范围之内。另外,本实用新型的各种不 同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本实用新型的思想,其同样应当 视为本实用新型所公开的内容。
[0023] 以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式,但是,本实用新型并不 限于上述实施方式中的具体细节,在本实用新型的技术构思范围内,可以对本实用新型 的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。本实用新 型的保护范围由权利要求限定。

Claims (1)

1.插电式混合动力车的串联式混合动力控制系统,其特征在于,设有发动机、发电 机、AC/DC电源变换器、动力电池组、超级电容组、DC/DC电源变换器以及电机控制 器,其中所述动力电池组通过线路经由所述DC/DC电源变换器连接于所述电机控制器, 所述发动机连接于所述发电机,该发电机经由所述AC/DC电源变换器连接到所述动力电 池组与所述DC/DC电源变换器之间的线路上,所述超级电容组连接到所述DC/DC电源 变换器与所述电机控制器之间的线路上。
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