混合動力汽車及其控制系統的製作方法
2023-06-07 02:21:31 1
混合動力汽車及其控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及混合動力汽車及其控制系統，控制系統包括蓄電池、動力電池、超級電容、雙向DC/DC、電機控制器、整車控制器、動力電池BMS和蓄電池BMS，蓄電池、動力電池和超級電容的輸出端分別設有接觸器，整車控制器採樣連接動力電池BMS和蓄電池BMS，整車控制器分別控制連接各接觸器及電機控制器和雙向DC/DC；雙向DC/DC可根據整車控制其的控制實現超級電容、動力電池和蓄電池之間的能量轉換，且整車控制器可根據不同的工況來控制雙向DC/DC使得超級電容單獨供電或超級電容與蓄電池組一同參與供電或超級電容與動力電池組一同參與供電或超級電容、動力電池組與蓄電池組共同參與供電，以提高各供電設備的利用率。
【專利說明】混合動力汽車及其控制系統
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電動汽車【技術領域】，涉及一種混合動力汽車及其控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著石油等石化資源的日益枯竭和節能排放要求越來越嚴格，電動公交客車憑藉其特有的優勢而備受政府的青睞。現有的基於超級電容混聯式混合動力汽車存在以下問題:1.在上坡時，超級電容存電量不足導致的動力性差；2.在超級電容電量回收滿時，由於電回饋產生的電能無法存儲，使得駕駛員踩制動踏板在空行程範圍內感覺無制動力矩或制動力不一致的情況；3.為避免發動機頻繁起動發電，超級電容發電下限與發電下限存在較大電壓差，每次停車後起步，超級電容的電壓可能較低，這樣會導致串聯動力性不一致的問題。
[0003]現有的申請號為200810057390.0的中國專利申請公開了 「一種電動汽車用的動力電池一超級電容混合動力系統」，該系統包括電機控制器、升壓DC/DC變換器、雙向DC/DC變換器、動力電池組、電機控制器及蓄電池，動力電池的輸出端連接有升壓DC/DC變換器的低壓端，升壓DC/DC變換器的高壓端與電機控制器相連，且在升壓DC/DC變換器的高壓端上直接掛接超級電容組和DC/DC變換器的高壓端，雙向DC/DC變換器的低壓端接蓄電池；該專利申請中蓄電池只在起步狀態時給超級電容預充電，而動力電池除了在起步狀態超級電容預充電外一直工作，顯然動力系統沒有結合實際線路工況實現自由選擇饋電流向。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的是提供一種混合動力汽車及其控制系統，以解決現有動力系統沒有結合實際線路工況實現自由選擇饋電流向的問題。
[0005]為實現上述目的，本實用新型的混合動力控制系統包括蓄電池、動力電池、超級電容、雙向DC/DC和用於驅動電機的電機控制器，還包括整車控制器、動力電池BMS和蓄電池BMS，所述整車控制器採樣連接動力電池BMS和蓄電池BMS，所述蓄電池、動力電池和超級電容的輸出端分別設有接觸器，所述整車控制器分別控制連接各接觸器及所述電機控制器和雙向DC/DC。
[0006]所述整車控制器分別通過CAN總線連接所述電機控制器、雙向DC/DC變換器、電池BMS和蓄電池BMS。
[0007]本實用新型的混合動力汽車包括油門踏板、控制系統，該控制系統包括蓄電池、動力電池、超級電容、雙向DC/DC和用於驅動電機的電機控制器，所述控制系統還包括整車控制器、動力電池BMS和蓄電池BMS，所述整車控制器採樣連接動力電池BMS、蓄電池BMS和油門踏板，所述蓄電池、動力電池和超級電容的輸出端分別設有接觸器，所述整車控制器分別控制連接各接觸器及所述電機控制器和雙向DC/DC。
[0008]所述整車控制器分別通過CAN總線連接所述電機控制器、雙向DC/DC變換器、電池BMS和蓄電池BMS。[0009]本實用新型的混合動力控制系統，整車控制器根據設定的控制策略控制超級電容、動力電池和蓄電池的充放電，由於雙向DC/DC可實現超級電容、動力電池和蓄電池之間的能量轉換，在汽車爬坡超級電容提供能量不足時可由動力電池和蓄電池提供補充能量，在制動能量回饋狀態時，多餘的電量可通過雙向DC/DC由動力電池和蓄電池回收，且整車控制器可根據不同的工況來控制雙向DC/DC使得超級電容單獨供電或超級電容與蓄電池組一同參與供電或超級電容與動力電池組一同參與供電或超級電容、動力電池組與蓄電池組共同參與供電。
[0010]本實用新型的混合動力汽車，整車控制器根據上傳的行車參數判斷汽車實際線路的運行工況，並根據各工況對應的控制策略來控制超級電容、動力電池和蓄電池的充放電，由於雙向DC/DC可實現超級電容、動力電池和蓄電池之間的能量轉換，在汽車爬坡超級電容提供能量不足時可由動力電池和蓄電池提供補充能量，在制動能量回饋狀態時，多餘的電量可通過雙向DC/DC由動力電池和蓄電池回收，且整車控制器可根據不同的工況來控制雙向DC/DC使得超級電容單獨供電或超級電容與蓄電池組一同參與供電或超級電容與動力電池組一同參與供電或超級電容、動力電池組與蓄電池組共同參與供電，以根據汽車實際線路運行工況來提高各供電設備的工作效率。本混合動力汽車在超級電容充滿電時，保證制動一致性，超級電容電量低串聯動力不足時保證了整車的動力性，從而提升了整車工作效率及舒適性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是混合動力汽車實施例的原理框圖。
【具體實施方式】
[0012]如圖1所示，混合動力汽車包括油門踏板和控制系統，該控制系統包括蓄電池、動力電池、超級電容、雙向DC/DC、用於驅動電機的集成電機控制器、整車控制器、動力電池BMS和蓄電池BMS，整車控制器採樣連接動力電池BMS、蓄電池BMS和油門踏板，蓄電池、動力電池和超級電容的輸出端分別設有接觸器，整車控制器分別控制連接各接觸器及集成電機控制器和雙向DC/DC。整車控制器分別通過CAN總線連接所述電機控制器、雙向DC/DC變換器、電池BMS和蓄電池BMS。
[0013]集成電機控制器控制電機用電優先級順序由高向低為超級電容、動力電池、蓄電池組。蓄電池除了可以給整車低壓電器供電外，還可以成為電機輔助電源。充分利用超級電容放電倍率大的特點，電機用電順序優先級由高向低按超級電容、動力電池、蓄電池組排序。
[0014]混合動力汽車的控制系統在汽車起步時，檢測超級電容SOC值低於80%，動力電池參與輸出供電、不足的由蓄電池補充；超級電容SOC高於85%時，動力電池和蓄電池停止輸出；上坡時，計算整車加速度，當加速度大於一定值，結合動力電池、蓄電池組SOC值，二者結合參與輸出供電；下坡或能量回收時，超級電容電量回收滿後，將多餘的電量回收到動力電池和蓄電池中。
[0015]以下具體說明採用混合動力控制系統的汽車運行過程:
[0016]整車高壓上電後，超級電容端接觸器和蓄電池端接觸器吸合，整車控制器根據上傳的行車參數判斷汽車實際線路的運行工況，並根據各工況對應的控制策略來控制超級電容、動力電池和蓄電池的充放電。
[0017](I)計算出車輛的加速度，加速度值是可標定的，它是根據車輛自身狀況，如車重，風阻、坡度等情況來標定的，假設爬坡滿載加速度標定為a，如果油門開度大於90%，並且車輛加速度大於a，整車控制進入爬坡模式。進入爬坡模式後，整車控制器接收動力電池和蓄電池組BMS計算出的動力電池可輸出的最大功率Pmaxl ;動力電池優先輸出，如果仍不能滿足駕駛員需求，則蓄電池組輔助參與供電，向雙向DC-DC發送指令，具體CAN報文信息為:升壓(控制電流方向)、放電功率為Pmaxl+Pmax2、超級電容端接觸器吸合。
[0018](2)超級電容電量滿時，車輛行駛中並且整車沒有踩油門踏板即進入電回饋時,整車控制進入滿電回收模式。進入滿電回收模式後，整車控制器接收BMS計算出蓄電池組和超級電容可輸入的最大功率和Pmax3，電量優先向動力電池回收，多餘的向蓄電池組回收；向雙向DC-DC發出發送指令，具體為降壓(控制電流方向)、充電功率為需求功率與Pmax3之間的小者。
[0019](3)停車情況下，如果超級電容S0C〈80%，並且油門開度大於70%時，整車控制進入驅動補電模式，進入驅動補電模式後，整車控制器根據駕駛員需求功率、蓄電池和動力電池BMS的當前電壓值、超級電容SOC值情況，計算出蓄電池和動力電池可輸出的最大功率和Pmax4，動力電池優先輸出，不足的蓄電池組來補充，向雙向DC-DC發送指令，具體CAN報文信息為:升壓(控制電流方向)、S0C〈80%時，放電功率為:Pmax4 ;80%〈S0C〈85%時，放電功率為:Pmax4* ((5- (S0C_80))/5);S0C>85%，O輸出。當油門開度為O時，退出驅動補電模式。上述SOC表示超級電容的母線電壓。
【權利要求】
1.混合動力控制系統，包括蓄電池、動力電池、超級電容、雙向DC/DC和用於驅動電機的電機控制器，其特徵在於，還包括整車控制器、動力電池BMS和蓄電池BMS，所述整車控制器採樣連接動力電池BMS和蓄電池BMS，所述蓄電池、動力電池和超級電容的輸出端分別設有接觸器，所述整車控制器分別控制連接各接觸器及所述電機控制器和雙向DC/DC。
2.根據權利要求1所述的混合動力控制系統，其特徵在於:所述整車控制器分別通過CAN總線連接所述電機控制器、雙向DC/DC變換器、電池BMS和蓄電池BMS。
3.混合動力汽車，包括油門踏板、控制系統，該控制系統包括蓄電池、動力電池、超級電容、雙向DC/DC和用於驅動電機的電機控制器，其特徵在於，所述控制系統還包括整車控制器、動力電池BMS和蓄電池BMS，所述整車控制器採樣連接動力電池BMS、蓄電池BMS和油門踏板，所述蓄電池、動力電池和超級電容的輸出端分別設有接觸器，所述整車控制器分別控制連接各接觸器及所述電機控制器和雙向DC/DC。
4.根據權利要求3所述的混合動力汽車，其特徵在於:所述整車控制器分別通過CAN總線連接所述電機控制器、雙向DC/DC變換器、電池BMS和蓄電池BMS。
【文檔編號】B60L11/18GK203449961SQ201320520555
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2013年8月23日
【發明者】許盛中, 高建平, 蘇常軍 申請人:鄭州宇通客車股份有限公司