車輛內動力裝置以及控制方法與流程
2023-10-09 13:24:39 1
本公開涉及汽車技術領域，特別涉及一種車輛內動力裝置以及控制方法。
背景技術：
汽車前艙內通常設置有動力裝置，通過動力裝置可向汽車的空調系統進行供電，使汽車的空調系統正常工作。
目前，汽車前艙內的動力裝置包括內燃機、發電機、動力電池以及電動壓縮機。內燃機通過燃燒燃料產生機械能帶動發電機發電，將熱能轉換為機械能，又將機械能轉換為電能。發電機發出的電能存儲在動力電池中，電能又被轉換成為化學能。當汽車內的空調系統開始工作時，電動壓縮機需要消耗動力電池中的化學能進行製冷或制熱。從內燃機燃燒燃料產生機械能到電動壓縮機消耗動力電池中化學能的這一過程中，能量進行了多次轉換，多次能量轉換造成了能量的巨大浪費。
技術實現要素：
本公開提供一種車輛內動力裝置以及控制方法。所述技術方案如下：
根據本公開實施例的第一方面，提供一種車輛內動力裝置，所述車輛內動力裝置包括內燃機、第一離合器、發電機、第二離合器、電動壓縮機、功率轉換器、動力電池和動力電機，
所述內燃機通過所述第一離合器與所述發電機機械連接；所述發電機通過所述第二離合器與所述電動壓縮機機械連接；所述功率轉換器分別與所述發電機、所述動力電池以及所述動力電機電連接；
控制所述第一離合器和所述第二離合器結合以及控制所述功率轉換器與所述發電機之間的電氣連接斷開；所述內燃機燃燒燃料，通過所述第一離合器、所述發電機以及所述第二離合器向所述電動壓縮機輸入機械能；在所述機械能的驅動下所述電動壓縮機進行製冷操作；
控制所述第一離合器斷開、控制所述第二離合器結合以及控制所述功率轉換器與所述發電機之間電氣連接連接；所述動力電池通過所述功率轉換器向所述發電機輸入電能；在所述電能的驅動下所述發電機向所述電動壓縮機輸入機械能；在所述機械能的驅動下所述電動壓縮機進行製冷操作；
控制所述第一離合器和所述第二離合器結合以及控制所述功率轉換器與所述發電機之間電氣連接連接；所述內燃機燃燒燃料，通過所述第一離合器向所述發電機輸入機械能，通過所述第一離合器、所述發電機以及所述第二離合器向所述電動壓縮機輸入機械能；所述發電機在機械能的驅動下向所述動力電池和/或所述動力電機輸入電能，在所述電能的驅動下所述動力電機驅動車輛。
可選的，所述車輛內動力裝置還包括變速器，
所述變速器與所述動力電機機械連接；
所述動力電機在電能的驅動下向所述變速器輸入機械能，所述變速器在所述機械能的驅動下改變車輛的行駛速度。
可選的，所述車輛內動力裝置還包括動力耦合組件和變速器，
所述動力耦合組件分別與所述動力電機、內燃機以及所述變速器機械連接；
所述內燃機燃燒燃料向所述動力耦合組件輸入機械能；
所述動力電機在電能的驅動下向所述動力耦合組件輸入機械能；
所述動力耦合組件將接收到的機械能輸入所述變速器，所述變速器在所述機械能的驅動下改變車輛的行駛速度。
根據本公開實施例的第二方面，提供一種控制方法，所述方法用於控制第一方面提供的任一車輛內動力裝置工作，所述方法包括：
接收啟動指令，以及根據動力電池的剩餘電量確定是否運行內燃機，所述啟動指令用於指示啟動車輛內空調；
在確定運行所述內燃機時，控制第一離合器以及第二離合器結合。
可選的，所述方法還包括：
根據所述動力電池的剩餘電量確定是否向所述動力電池充電；
在確定運行所述內燃機以及向所述動力電池充電時，控制第一離合器結合。
可選的，所述方法還包括：
在接收到所述啟動指令時，控制所述第二離合器結合；
在接收到停止指令時，控制所述第二離合器斷開，所述停止指令用於指示關閉所述車輛內空調。
根據本公開實施例的第三方面，提供一種車輛，該車輛包括第一方面提供的任一車輛內動力裝置。
根據本公開實施例的第四方面，提供一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有電腦程式指令，所述電腦程式指令被處理器執行時實現第二方面以及第二方面任可能的實現方式。
本公開實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：
內燃機通過第一離合器與發電機機械連接；發電機通過第二離合器與電動壓縮機機械連接；功率轉換器分別與發電機、動力電池以及動力電機電連接；由於第一離合器和第二離合器結合時，內燃機燃燒燃料所產生的機械能直接輸入至電動壓縮機，不再需要進行能量轉換，解決了相關技術中車輛內動力裝置向電動壓縮機提供機械能的過程中能量巨大浪費的技術問題；達到了減小能源浪費，提高能量利用率的效果。
另外，由於車輛前艙內車輛內動力裝置的能量利用率提高，該車輛內動力裝置內的動力電池、發電機的散熱量相應會減少，前艙冷卻系統負荷降低。
另外，該車輛內動力裝置與傳統的動力裝置相比，將發電機和電動壓縮機做成一個整體，使得前艙部件安裝的空間減小，便於其他空調管路，線束等的布置與安裝。
另外，該車輛內動力裝置與傳統的動力裝置相比，電動壓縮機和發電機共用一套電機，因此可以節省一臺電機的成本。
應當理解的是，以上的一般描述和後文的細節描述僅是示例性的，並不能限制本公開。
附圖說明
此處的附圖被併入說明書中並構成本說明書的一部分，示出了符合本公開的實施例，並於說明書一起用於解釋本公開的原理。
圖1-1是根據一示例性實施例示出的一種車輛內動力裝置的框圖；
圖1-2是根據另一示例性實施例示出的一種車輛內動力裝置的框圖；
圖1-3是根據再一示例性實施例示出的一種車輛內動力裝置的框圖；
圖2是根據一示例性實施例示出的一種用於控制車輛內動力裝置的控制方法的流程圖；
圖3是根據另一示例性實施例示出的一種用於控制車輛內動力裝置的控制方法的流程圖。
具體實施方式
這裡將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式並不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。
圖1-1是根據一示例性實施例示出的一種車輛內動力裝置的框圖，如圖1-1所示，該車輛內動力裝置包括內燃機101、第一離合器102、發電機103、第二離合器104、電動壓縮機105、功率轉換器106和動力電池107和動力電機108。
內燃機101通過第一離合器102與發電機103機械連接；發電機103通過第二離合器104與電動壓縮機105機械連接；功率轉換器106分別與發電機103、動力電池107以及動力電機108電連接。
在車輛內動力裝置內第一離合器102狀態(包括結合和斷開)、第二離合器104狀態(包括結合和斷開)以及各個部件間電氣連接狀態(包括結合和斷開)發生變化時，車輛內動力裝置向其中電動壓縮機105提供機械能的方式不同。
1、控制第一離合器102和第二離合器104結合以及控制功率轉換器106與發電機103之間的電氣連接斷開。
此時內燃機101燃燒燃料輸出機械能，由於第一離合器102和第二離合器104均結合，使得內燃機101與發電機103機械連接，發電機103又與電動壓縮機105機械連接，因此內燃機101輸出的機械能可輸入電動壓縮機105內的壓縮機泵，使得電動壓縮機105進行製冷操作。
也就是說，內燃機101燃燒燃料，通過第一離合器102、發電機103以及第二離合器104向電動壓縮機105輸入機械能；在該機械能的驅動下電動壓縮機105進行製冷操作。
2、控制第一離合器102和第二離合器104結合以及控制功率轉換器106與發電機103之間電氣連接連接。
此時，內燃機101燃燒燃料向發電機103輸入機械能。
由於發電機103與電動壓縮機105機械連接，因此發電機103可將接收到的部分機械能輸入電動壓縮機105內的壓縮機泵，使得電動壓縮機105進行製冷操作。
由於發電機103在機械能的驅動下能夠產生電能，因此發電機103可將接收到的部分機械能轉換成電能；又由於發電機103與控制功率轉換器106之間電氣連接連接，發電機103可將產生的電能通過功率轉換器106輸入動力電池107或動力電機108。
動力電池107可以將接收到的電能存儲為化學能，從而實現了對發電機103產生的電能進行存儲。
動力電機108接收到電能後，可將接收到的電能轉換為機械能，從而驅動車輛。
3、控制第一離合器器102斷開、控制第二離合器104結合以及控制功率轉換器106與發電機103之間電氣連接連接。
第一離合器102斷開，內燃機101不再向發電機103輸入機械能，此時由動力電池107通過功率轉換器106向發電機103輸入電能；發電機103在電能的驅動下向電動壓縮機105內的壓縮機泵輸入機械能，使得電動壓縮機105進行製冷操作。
動力電池107還可通過功率轉換器106向動力電機108輸入電能，動力電機108接收到電能後，可將接收到的電能轉換為機械能，從而驅動車輛。
可選的，如圖1-2所示，該車輛內動力裝置還可以包括變速器109，變速器109與動力電機108機械連接。動力電機108接收到電能後，在電能的驅動下向變速器109輸入機械能，變速器109在機械能的驅動下改變車輛的行駛速度。
可選的，如圖1-3所示，該車輛內動力裝置還可以包括變速器109和動力耦合組件110，動力耦合組件110分別與動力電機108、內燃機101以及變速器109機械連接，動力耦合組件110包括轉速耦合器和功率耦合器。
此時，內燃機101可燃燒燃料輸出機械能，將機械能輸入動力耦合組件110。動力電池107也可通過功率轉換器106向動力電機108輸入電能，動力電機108在電能的驅動下向動力耦合組件110輸入機械能。
其中，動力耦合組件110將接收到的機械能輸入變速器109，變速器109在機械能的驅動下改變車輛的行駛速度。
綜上所述，本公開實施例中提供的車輛內動力裝置，內燃機通過第一離合器與發電機機械連接；發電機通過第二離合器與電動壓縮機機械連接；功率轉換器分別與發電機、動力電池以及動力電機電連接；由於第一離合器和第二離合器結合時，內燃機燃燒燃料所產生的機械能直接輸入至電動壓縮機，不再需要進行能量轉換，解決了相關技術中車輛內動力裝置向電動壓縮機提供機械能的過程中能量巨大浪費的技術問題；達到了減小能源浪費，提高能量利用率的效果。
圖2是根據一示例性實施例示出的一種用於控制車輛內動力裝置的控制方法的流程圖，該控制方法可以包括如下幾個步驟。
在步驟201中，接收啟動指令，以及根據動力電池的剩餘電量確定是否運行內燃機，啟動指令用於指示啟動車輛內空調。
車輛內的電子控制單元(electroniccontrolunit，ecu)通常根據動力電池的剩餘電量以及車輛的功能需求確定是否需要運行內燃機，這裡所講的車輛的功能需求包括車輛空調系統製冷以及改變車速。
例如，ecu在需要改變車輛速度、動力電池的剩餘電量較多以及不需要空調系統製冷時，可不運行內燃機，由動力電池向動力電機提供電能，動力電機在電能的驅動下向變速器輸入機械能，從而改變車輛速度。
再例如，ecu在需要改變車輛速度、動力電池的剩餘電量較少、空調系統需要開啟製冷時，可運行內燃機，使內燃機通過燃燒燃料以產生更多的能量，保證變速器和電動壓縮機的運轉。
再例如，ecu在需要改變車輛速度、動力電池的剩餘電量較少、需要空調系統製冷時，可運行內燃機，以保證變速器的運轉以及向動力電池中充電。
ecu具體如何判定是否運行內燃機的邏輯可由系統開發人員設定，且判定邏輯可根據各個車輛的實際情況而設定，因此本實施例中對此不作具體限定。
車輛內用戶可按動車輛內空調系統的製冷啟動按鈕，則車輛內的ecu接收到一個啟動按鈕對應的輸入信號，也即啟動指令。此時，車輛內的功能需求增加，增加了空調系統製冷的需求，車輛需要再結合動力電池的剩餘電量確定是否運行內燃機。
在步驟202中，在確定運行內燃機時，控制第一離合器以及第二離合器結合。
在確定內燃機運行時，為保證電動壓縮機進行製冷操作，也即車輛內空調系統的運轉，此時控制第一離合器以及第二離合器結合，使得內燃機與發電機機械連接，發電機又與電動壓縮機機械連接，因此內燃機燃燒燃料輸出機械能的輸入電動壓縮機中，使得電動壓縮機進行製冷操作。
綜上所述，本公開實施例中提供的控制方法，通過控制第一離合器以及第二離合器結合，使內燃機燃燒燃料所產生的機械能直接輸入至電動壓縮機，不再需要進行能量轉換，解決了相關技術中車輛內動力裝置向電動壓縮機提供機械能的過程中能量巨大浪費的技術問題；達到了減小能源浪費，提高能量利用率的效果。
圖3是根據另一示例性實施例示出的一種用於控制車輛內動力裝置的控制方法的流程圖，該控制方法可以包括如下幾個步驟。
在步驟301中，根據動力電池的剩餘電量確定是否向動力電池充電以及是否運行內燃機。
其中，若動力電池的剩餘電量低於預定數值，則確定向動力電池充電，柔則，確定不向動力電池充電。
根據動力電池的剩餘電量確定是否運行內燃機可參見步驟201，此處不再贅述。
在執行步驟301後，可執行步驟302或步驟303。
在步驟302中，在確定運行內燃機的情況下，若確定需要向動力電池充電和/或接收到啟動指令，則控制第一離合器結合。
舉例來講，請參見圖1-2，在確定運行內燃機的情況下，內燃機通過燃燒燃料所產生的機械能全部輸入發電機中。舉例來講，請參見圖1-3，在確定運行內燃機的情況下，內燃機通過燃燒燃料所產生的機械能可輸入發電機中。
若需要向動力電池充電，不需要空調系統製冷，則控制第一離合器結合、控制發電機與功率轉換器之間的電氣連接連接、以及控制第二離合器斷開，使發電機將機械能轉換成電能存儲至動力電池中。
若不需要向動力電池充電，需要空調系統製冷，則控制第一離合器結合、控制發電機與功率轉換器之間的電氣連接斷開，以及控制第二離合器結合，使發電機將機械能輸入電動壓縮機中，使得電動壓縮機進行製冷操作。
若需要向動力電池充電，空調系統也需要製冷，則控制第一離合器結合、控制發電機與功率轉換器之間的電氣連接連接、以及控制第二離合器結合，使發電機將部分機械能轉換成電能存儲至動力電池中，將部分機械能輸入電動壓縮機中，使得電動壓縮機進行製冷操作。
因此，在確定運行內燃機的情況下，確定需要向動力電池充電和/或接收到啟動指令，則控制第一離合器結合。
在步驟303中，在確定不運行內燃機的情況下，控制第一離合器斷開。
在內燃機不運行的情況下，內燃機不需要向發電機輸入機械能，因此可直接控制第一離合器斷開。
在步驟304中，在接收到啟動指令時，控制第二離合器結合。
在執行步驟302後，再執行步驟304時，內燃機通過燃燒燃料所產生的機械能全部輸入發電機中，使發電機向電動壓縮機輸入機械能，使得電動壓縮機進行製冷操作。
在執行步驟303後，再執行步驟304時，動力電池通過功率轉換器向發電機輸入電能，發電機在電能的驅動下向電動壓縮機輸入機械能，使得電動壓縮機進行製冷操作。
在步驟305中，在接收到停止指令時，控制第二離合器斷開，停止指令用於指示關閉車輛內空調。
控制第二離合器斷開，使發電機與電動壓縮機之間的機械連接斷開，發電機不再向電動壓縮機輸入機械能，從而停止電動壓縮機的製冷操作。
另外，需要說明的是，請參見圖1-3，在確定不向動力電池充電以及未接收到啟動指令時，控制第一離合器以及第二離合器斷開。此時，內燃機也可以運行，將燃燒燃料產生的機械能輸入動力耦合器，以便動力耦合器向變速器輸入機械能。
綜上所述，本公開實施例中提供的控制方法，通過控制第一離合器以及第二離合器結合，使內燃機燃燒燃料所產生的機械能直接輸入至電動壓縮機，不再需要進行能量轉換，解決了相關技術中車輛內動力裝置向電動壓縮機提供機械能的過程中能量巨大浪費的技術問題；達到了減小能源浪費，提高能量利用率的效果。
一種非臨時性計算機可讀存儲介質，當存儲介質中的指令由車輛內ecu執行時，使得ecu能夠執行圖2或圖3所示的任一步驟。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐這裡公開的發明後，將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本公開的一般性原理並包括本公開未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本公開的真正範圍和精神由下面的權利要求指出。
應當理解的是，本公開並不局限於上面已經描述並在附圖中示出的精確結構，並且可以在不脫離其範圍進行各種修改和改變。本公開的範圍僅由所附的權利要求來限制。