CN203449961U - 混合动力汽车及其控制系统 - Google Patents

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高建平
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Abstract

本实用新型涉及混合动力汽车及其控制系统,控制系统包括蓄电池、动力电池、超级电容、双向DC/DC、电机控制器、整车控制器、动力电池BMS和蓄电池BMS,蓄电池、动力电池和超级电容的输出端分别设有接触器,整车控制器采样连接动力电池BMS和蓄电池BMS,整车控制器分别控制连接各接触器及电机控制器和双向DC/DC;双向DC/DC可根据整车控制其的控制实现超级电容、动力电池和蓄电池之间的能量转换,且整车控制器可根据不同的工况来控制双向DC/DC使得超级电容单独供电或超级电容与蓄电池组一同参与供电或超级电容与动力电池组一同参与供电或超级电容、动力电池组与蓄电池组共同参与供电,以提高各供电设备的利用率。

Description

混合动力汽车及其控制系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于电动汽车技术领域,涉及一种混合动力汽车及其控制系统。
背景技术
[0002] 随着石油等石化资源的日益枯竭和节能排放要求越来越严格,电动公交客车凭借其特有的优势而备受政府的青睐。现有的基于超级电容混联式混合动力汽车存在以下问题:1.在上坡时,超级电容存电量不足导致的动力性差;2.在超级电容电量回收满时,由于电回馈产生的电能无法存储,使得驾驶员踩制动踏板在空行程范围内感觉无制动力矩或制动力不一致的情况;3.为避免发动机频繁起动发电,超级电容发电下限与发电下限存在较大电压差,每次停车后起步,超级电容的电压可能较低,这样会导致串联动力性不一致的问题。
[0003] 现有的申请号为200810057390.0的中国专利申请公开了 “一种电动汽车用的动力电池一超级电容混合动力系统”,该系统包括电机控制器、升压DC/DC变换器、双向DC/DC变换器、动力电池组、电机控制器及蓄电池,动力电池的输出端连接有升压DC/DC变换器的低压端,升压DC/DC变换器的高压端与电机控制器相连,且在升压DC/DC变换器的高压端上直接挂接超级电容组和DC/DC变换器的高压端,双向DC/DC变换器的低压端接蓄电池;该专利申请中蓄电池只在起步状态时给超级电容预充电,而动力电池除了在起步状态超级电容预充电外一直工作,显然动力系统没有结合实际线路工况实现自由选择馈电流向。
实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种混合动力汽车及其控制系统,以解决现有动力系统没有结合实际线路工况实现自由选择馈电流向的问题。
[0005] 为实现上述目的,本实用新型的混合动力控制系统包括蓄电池、动力电池、超级电容、双向DC/DC和用于驱动电机的电机控制器,还包括整车控制器、动力电池BMS和蓄电池BMS,所述整车控制器采样连接动力电池BMS和蓄电池BMS,所述蓄电池、动力电池和超级电容的输出端分别设有接触器,所述整车控制器分别控制连接各接触器及所述电机控制器和双向DC/DC。
[0006] 所述整车控制器分别通过CAN总线连接所述电机控制器、双向DC/DC变换器、电池BMS和蓄电池BMS。
[0007] 本实用新型的混合动力汽车包括油门踏板、控制系统,该控制系统包括蓄电池、动力电池、超级电容、双向DC/DC和用于驱动电机的电机控制器,所述控制系统还包括整车控制器、动力电池BMS和蓄电池BMS,所述整车控制器采样连接动力电池BMS、蓄电池BMS和油门踏板,所述蓄电池、动力电池和超级电容的输出端分别设有接触器,所述整车控制器分别控制连接各接触器及所述电机控制器和双向DC/DC。
[0008] 所述整车控制器分别通过CAN总线连接所述电机控制器、双向DC/DC变换器、电池BMS和蓄电池BMS。[0009] 本实用新型的混合动力控制系统,整车控制器根据设定的控制策略控制超级电容、动力电池和蓄电池的充放电,由于双向DC/DC可实现超级电容、动力电池和蓄电池之间的能量转换,在汽车爬坡超级电容提供能量不足时可由动力电池和蓄电池提供补充能量,在制动能量回馈状态时,多余的电量可通过双向DC/DC由动力电池和蓄电池回收,且整车控制器可根据不同的工况来控制双向DC/DC使得超级电容单独供电或超级电容与蓄电池组一同参与供电或超级电容与动力电池组一同参与供电或超级电容、动力电池组与蓄电池组共同参与供电。
[0010] 本实用新型的混合动力汽车,整车控制器根据上传的行车参数判断汽车实际线路的运行工况,并根据各工况对应的控制策略来控制超级电容、动力电池和蓄电池的充放电,由于双向DC/DC可实现超级电容、动力电池和蓄电池之间的能量转换,在汽车爬坡超级电容提供能量不足时可由动力电池和蓄电池提供补充能量,在制动能量回馈状态时,多余的电量可通过双向DC/DC由动力电池和蓄电池回收,且整车控制器可根据不同的工况来控制双向DC/DC使得超级电容单独供电或超级电容与蓄电池组一同参与供电或超级电容与动力电池组一同参与供电或超级电容、动力电池组与蓄电池组共同参与供电,以根据汽车实际线路运行工况来提高各供电设备的工作效率。本混合动力汽车在超级电容充满电时,保证制动一致性,超级电容电量低串联动力不足时保证了整车的动力性,从而提升了整车工作效率及舒适性。
附图说明
[0011] 图1是混合动力汽车实施例的原理框图。
具体实施方式
[0012] 如图1所示,混合动力汽车包括油门踏板和控制系统,该控制系统包括蓄电池、动力电池、超级电容、双向DC/DC、用于驱动电机的集成电机控制器、整车控制器、动力电池BMS和蓄电池BMS,整车控制器采样连接动力电池BMS、蓄电池BMS和油门踏板,蓄电池、动力电池和超级电容的输出端分别设有接触器,整车控制器分别控制连接各接触器及集成电机控制器和双向DC/DC。整车控制器分别通过CAN总线连接所述电机控制器、双向DC/DC变换器、电池BMS和蓄电池BMS。
[0013] 集成电机控制器控制电机用电优先级顺序由高向低为超级电容、动力电池、蓄电池组。蓄电池除了可以给整车低压电器供电外,还可以成为电机辅助电源。充分利用超级电容放电倍率大的特点,电机用电顺序优先级由高向低按超级电容、动力电池、蓄电池组排序。
[0014] 混合动力汽车的控制系统在汽车起步时,检测超级电容SOC值低于80%,动力电池参与输出供电、不足的由蓄电池补充;超级电容SOC高于85%时,动力电池和蓄电池停止输出;上坡时,计算整车加速度,当加速度大于一定值,结合动力电池、蓄电池组SOC值,二者结合参与输出供电;下坡或能量回收时,超级电容电量回收满后,将多余的电量回收到动力电池和蓄电池中。
[0015] 以下具体说明采用混合动力控制系统的汽车运行过程:
[0016] 整车高压上电后,超级电容端接触器和蓄电池端接触器吸合,整车控制器根据上传的行车参数判断汽车实际线路的运行工况,并根据各工况对应的控制策略来控制超级电容、动力电池和蓄电池的充放电。
[0017] (I)计算出车辆的加速度,加速度值是可标定的,它是根据车辆自身状况,如车重,风阻、坡度等情况来标定的,假设爬坡满载加速度标定为a,如果油门开度大于90%,并且车辆加速度大于a,整车控制进入爬坡模式。进入爬坡模式后,整车控制器接收动力电池和蓄电池组BMS计算出的动力电池可输出的最大功率Pmaxl ;动力电池优先输出,如果仍不能满足驾驶员需求,则蓄电池组辅助参与供电,向双向DC-DC发送指令,具体CAN报文信息为:升压(控制电流方向)、放电功率为Pmaxl+Pmax2、超级电容端接触器吸合。
[0018] (2)超级电容电量满时,车辆行驶中并且整车没有踩油门踏板即进入电回馈时,整车控制进入满电回收模式。进入满电回收模式后,整车控制器接收BMS计算出蓄电池组和超级电容可输入的最大功率和Pmax3,电量优先向动力电池回收,多余的向蓄电池组回收;向双向DC-DC发出发送指令,具体为降压(控制电流方向)、充电功率为需求功率与Pmax3之间的小者。
[0019] (3)停车情况下,如果超级电容S0C〈80%,并且油门开度大于70%时,整车控制进入驱动补电模式,进入驱动补电模式后,整车控制器根据驾驶员需求功率、蓄电池和动力电池BMS的当前电压值、超级电容SOC值情况,计算出蓄电池和动力电池可输出的最大功率和Pmax4,动力电池优先输出,不足的蓄电池组来补充,向双向DC-DC发送指令,具体CAN报文信息为:升压(控制电流方向)、S0C〈80%时,放电功率为:Pmax4 ;80%〈S0C〈85%时,放电功率为:Pmax4* ((5- (S0C_80))/5);S0C>85%,O输出。当油门开度为O时,退出驱动补电模式。上述SOC表示超级电容的母线电压。

Claims (4)

1.混合动力控制系统,包括蓄电池、动力电池、超级电容、双向DC/DC和用于驱动电机的电机控制器,其特征在于,还包括整车控制器、动力电池BMS和蓄电池BMS,所述整车控制器采样连接动力电池BMS和蓄电池BMS,所述蓄电池、动力电池和超级电容的输出端分别设有接触器,所述整车控制器分别控制连接各接触器及所述电机控制器和双向DC/DC。
2.根据权利要求1所述的混合动力控制系统,其特征在于:所述整车控制器分别通过CAN总线连接所述电机控制器、双向DC/DC变换器、电池BMS和蓄电池BMS。
3.混合动力汽车,包括油门踏板、控制系统,该控制系统包括蓄电池、动力电池、超级电容、双向DC/DC和用于驱动电机的电机控制器,其特征在于,所述控制系统还包括整车控制器、动力电池BMS和蓄电池BMS,所述整车控制器采样连接动力电池BMS、蓄电池BMS和油门踏板,所述蓄电池、动力电池和超级电容的输出端分别设有接触器,所述整车控制器分别控制连接各接触器及所述电机控制器和双向DC/DC。
4.根据权利要求3所述的混合动力汽车,其特征在于:所述整车控制器分别通过CAN总线连接所述电机控制器、双向DC/DC变换器、电池BMS和蓄电池BMS。
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