一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统，包括：依次连接的发动机、发电机、整流器、逆变器、电机控制器和电机，依次连接的蓄电池和第一双向DC‑DC变换器，依次连接的超级电容和第二双向DC‑DC变换器，以及电池电容控制单元、信号采集单元、三轴陀螺仪、GPS定位装置和动力控制器。基于该控制系统，本发明专利技术还公开了一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制方法，将重型载货汽车经常行驶的道路情况与超级电容充放电相联系，可以实现动力的合理匹配，提高混合动力重型载货汽车的动力性、燃油经济性及排放性能，延长蓄电池的使用寿命，并实现能量的回收利用，充分的节约能源。

A Power Control System of Hybrid Electric Heavy Truck with Super Capacitor

The invention discloses a power control system for a hybrid heavy duty truck with super capacitors, which includes: sequentially connected engines, generators, rectifiers, inverters, motor controllers and motors, sequentially connected storage batteries and first bidirectional DC_DC converters, sequentially connected super capacitors and second bidirectional DC_DC converters, as well as battery capacitance control units and telecommunications. No. 3 acquisition unit, three-axis gyroscope, GPS positioning device and power controller. Based on the control system, the invention also discloses a power control method for hybrid heavy-duty truck with super capacitor. The road condition often traveled by heavy-duty truck is connected with the charge and discharge of super capacitor, which can realize reasonable power matching, improve the power performance, fuel economy and emission performance of hybrid heavy-duty truck, and prolong the use of storage battery. Life, and achieve energy recovery and utilization, full energy savings.

【技术实现步骤摘要】
一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统
本专利技术涉及混合汽车动力汽车
，尤其涉及一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统。
技术介绍
近年来，随着国家大力的倡导创建资源节约型环境友好型社会，节能环保成为人们关注的焦点。传统汽车的高污染、高能耗已经不能满足行业的发展。混合动力技术由于其能耗低、能量转化效率高、环保等显著的优点，受到了行业的高度关注及政府的大力支持。然而，混合动力总成系统的弱点一直制约着该技术的广泛推广。因此提高动力系统的能效及控制对发展混合动力技术具有重要的意义。目前混合动力汽车领域动力系统主要是有发动机发电机组和蓄电池组成的混合动力模式，且混合动力重型载货汽车尚处在研发试验状态。此种混合动力模式在混合动力重型载货汽车频繁加速、爬坡及行驶阻力突然增大和较大的复杂工况下，瞬时峰值电流较大，频繁的大电流放电，利用蓄电池供电会严重的影响蓄电池的能效及寿命，不利于整机动力性能的实现；利用发动机发电机组虽然可以保证整机的动力性能，但燃油经济性及排放性能恶化，达不到节能排放的目的。同时在重型载货汽车制动、下坡及行驶阻力突然减小时，电机的再生制动产生的瞬间充电电流很大，会对电池寿命产生伤害，如果此部分回收的能量不能充分存储，又将会造成了巨大的浪费。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统和方法，基于该控制系统的控制方法可实现对发动机发电机组、蓄电池、超级电容的电能的精确控制，合理的分配动力系统能量，提高混合动力重型载货汽车的动力性、燃油经济性和排放性能。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。技术方案一：一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统，包括：依次连接的发动机、发电机、整流器、逆变器、电机控制器和电机；依次连接的蓄电池和第一双向DC-DC变换器，所述第一双向DC-DC变换器与所述电机控制器连接；依次连接的超级电容和第二双向DC-DC变换器，所述第二双向DC-DC变换器与所述电机控制器连接；电池电容控制单元，所述电池电容控制单元分别与所述蓄电池、超级电容相连接；信号采集单元，所述信号采集单元与所述电机连接；三轴陀螺仪和GPS定位装置，所述三轴陀螺仪与所述GPS定位装置分别与所述信号采集单元连接；动力控制器，所述动力控制器通过通信总线分别与所述发动机的电子控制单元ECU、所述信号采集单元、所述电池电容控制单元和所述电机控制器连接。本专利技术技术方案一的特点和进一步的改进在于：所述GPS定位装置用于采集车辆行驶道路的位置信息及坡道信息。所述三轴陀螺仪用于采集车辆行驶道路的坡度信息。所述电池电容控制单元用于采集所述蓄电池和超级电容的电压、电流信息。所述信号采集单元用于采集所述电机的转矩、转速、电压及电流信息，还用于采集并记录所述三轴陀螺仪和所述GPS定位装置所采集到的车辆行驶道路的位置信息、坡道信息以及坡度信息。所述动力控制器用于控制所述发动机的电子控制单元、所述信号采集单元、所述电池电容控制单元以及所述电机控制器的运转。技术方案二：一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制方法，包括以下步骤：步骤1，利用GPS定位装置和三轴陀螺仪采集并记录混合动力重型载货汽车经常行驶的道路信息，并将所述道路信息发送至发动机的电子控制单元；步骤2，当混合动力重型载货汽车再次驶入该道路时，发动机的电子控制单元调用对应道路的道路信息；并根据步骤1中GPS定位装置和三轴陀螺仪所采集的对应道路的道路信息，结合混合动力重型载货汽车当前运行参数，将车辆行驶工况分为多种情况，每种行驶工况分别对应一种驱动模式。本专利技术技术方案二的特点和进一步的改进在于：步骤1中，所述道路信息包含道路的位置信息、、坡度信息以及、坡长信息。步骤2中，所述混合动力重型载货汽车当前运行参数包含速度、电机转速和电机负荷。进一步的，步骤2中，将混合动力重型载货汽车当前运行参数归一化求和，得到综合参数，并根据综合参数的大小将车辆行驶工况分为6种。进一步的，步骤2中，6种工况分别对应6种驱动模式，分别为：工况1，由发送机发电机组单独对电机提供驱动动力；工况2，由蓄电池单独对电机提供驱动动力；工况3，由发动机发电机组、蓄电池、超级电容同时为电机提供驱动动力；工况4，由发动机发电机组为电机提供动力，并对蓄电池、超级电容进行充电；工况5，车辆制动无驱动动力时，首先由超级电容回收电机产生的电能，当超级电容充满电时，电机对蓄电池充电；工况6，车辆启动时，由超级电容提供启动电能。其中，工况6中，在车辆启动前，由蓄电池对超级电容充电。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术利用发动机发电机组可随时提供动力来源，并利用蓄电池的高比能量与超级电容的高比功率的优点，将三种动力来源并联提供动力来源。发动机发电机组可以保证整机长时间的工作；蓄电池的高比能量可以为重型载货汽车在简单工况下提供动力降低燃油消耗，提高整机的燃油经济性；超级电容的高比功率在重型载货汽车启动、加速、爬坡及行驶阻力瞬间增大时提供动力，不仅可以避免蓄电池长时间在高电流峰值下工作，还可以避免发动机启动、加速时的高排放及高燃油消耗，同时可以提供整机的瞬态响应特性，提高整机的动力性能。超级电容还可以在重型载货汽车制动时快速的存储电动机产生的瞬间大电流，实现制动能量的吸收，使能量回收再利用，节约能源。此外，本专利技术将重型载货汽车经常行驶的道路情况(坡度、坡长)与超级电容充放电相联系，提前采集重型载货汽车经常行驶的道路各段的坡度及坡长，有效地根据道路情况进行定量充放电，减少持续大幅度充电或者放电，提高电容工作效率，利用精确的控制系统可以实现动力的合理匹配，提高混合动力重型载货汽车的动力性、燃油经济性及排放性能，延长蓄电池的使用寿命，并实现能量的回收利用，充分的节约能源。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术的带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统的一种实施例的结构示意图；图2是混合动力重型载货汽车在工况1下的动力控制系统执行示意图；图3是混合动力重型载货汽车在工况2下的动力控制系统执行示意图；图4是混合动力重型载货汽车在工况3下的动力控制系统执行示意图；图5是混合动力重型载货汽车在工况4下的动力控制系统执行示意图；图6是混合动力重型载货汽车在工况5下的动力控制系统执行示意图；图7是混合动力重型载货汽车在工况6下的动力控制系统执行示意图。以上图1-图7中：1发动机；2发电机；3整流器；4逆变器；5电机；6ECU；7蓄电池；8第一双向DC-DC变换器；9电机控制器；10超级电容；11第二双向DC-DC变换器；12电池电容控制单元；13动力控制器；14信号采集单元；15GPS定位装置；16三轴陀螺仪。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统，其特征在于，包括：依次连接的发动机、发电机、整流器、逆变器、电机控制器和电机；依次连接的蓄电池和第一双向DC‑DC变换器，所述第一双向DC‑DC变换器与所述电机控制器连接；依次连接的超级电容和第二双向DC‑DC变换器，所述第二双向DC‑DC变换器与所述电机控制器连接；电池电容控制单元，所述电池电容控制单元分别与所述蓄电池、超级电容相连接；信号采集单元，所述信号采集单元与所述电机连接；三轴陀螺仪和GPS定位装置，所述三轴陀螺仪与所述GPS定位装置分别与所述信号采集单元连接；动力控制器，所述动力控制器通过通信总线分别与所述发动机的电子控制单元、所述信号采集单元、所述电池电容控制单元和所述电机控制器连接。

【技术特征摘要】
1.一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统，其特征在于，包括：依次连接的发动机、发电机、整流器、逆变器、电机控制器和电机；依次连接的蓄电池和第一双向DC-DC变换器，所述第一双向DC-DC变换器与所述电机控制器连接；依次连接的超级电容和第二双向DC-DC变换器，所述第二双向DC-DC变换器与所述电机控制器连接；电池电容控制单元，所述电池电容控制单元分别与所述蓄电池、超级电容相连接；信号采集单元，所述信号采集单元与所述电机连接；三轴陀螺仪和GPS定位装置，所述三轴陀螺仪与所述GPS定位装置分别与所述信号采集单元连接；动力控制器，所述动力控制器通过通信总线分别与所述发动机的电子控制单元、所述信号采集单元、所述电池电容控制单元和所述电机控制器连接。2.根据权利要求1所述的带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统，其特征在于，所述电池电容控制单元用于采集所述蓄电池和超级电容的电压、电流信息；所述GPS定位装置用于采集车辆行驶道路的位置信息及坡道信息；所述三轴陀螺仪用于采集车辆行驶道路的坡度信息；所述信号采集单元用于采集所述电机的转矩、转速、电压及电流信息，还用于采集并记录所述三轴陀螺仪和所述GPS定位装置所采集到的车辆行驶道路的位置信息、坡道信息以及坡度信息；所述动力控制器用于控制所述发动机的电子控制单元ECU、所述信号采集单元、所述电池电容控制单元以及所述电机控制器的运转。3.根据权利要求2所述的带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统，其特征在于，所述坡道信息包含坡长以及坡度分布特性信息。4.根据权利要求2所述的带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制系统，其特征在于，所述GPS定位装置还用于识别车辆行驶道路的位置信息及坡道信息。5.一种带超级电容的混合动力重型载货汽车动力控制方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李万敏，王彦，张亚萍，林小军，朱有地，
申请(专利权)人：兰州工业学院，
类型：发明
国别省市：甘肃,62