基于电辅件设备的串联混合动力客车动力系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供的一种基于电辅件设备的串联混合动力客车动力系统及其控制方法，包括：辅助动力单元储能装置、驱动电机、电辅件设备、以及整车控制器，所述辅助动力单元包括发动机、由发动机驱动的发电机，发动机为所述储能装置和驱动电机提供电能，所述储能装置以及发电机联合为所述电辅件设备提供电能；整车控制器根据客车的车速以及储能装置的荷电状态控制APU启动信号以及APU功率跟随信号。在本发明专利技术中，使用储能装置以及发电机联合为电辅件设备提供电能，整车控制器根据车速和储能装置的荷电状态判断电辅件设备中的发动机是否能够怠速停机，能够在为电辅件设备提供电能的同时实现发动机怠速停机，从而降低发动机油耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及串联混合动力客车的动力系统，特别涉及一种基于电辅件设备的串联 混合动力客车动力系统及控制方法。
技术介绍
串联混合动力客车的动力系统的特征是以电力形式进行复合，发动机直接驱动发 电机对储能装置和牵引电机供电，电动机用来驱动车轮，储能装置起着发动机输出和电动 机需求之间的调节作用。它是由发动机、发电机和驱动电动机三大动力总成组成，发动机、 发电机和驱动电动机采用串联的方式组成的驱动系统。用发动机一发电机组均衡地发 电，电能供应驱动电动机或动力电池组，使它的行驶里程得到延长。 目前的串联混合动力客车的动力系统大部分采用机械的辅件形式，例如空调通过 发动机皮带轮的工作时期工作，因此其大多是以发动机作为辅件设备的主要能量来源。这 种结构的缺点在于空调等辅件设备必须工作在发动机运转的过程中，在遇到道路拥堵等需 要频繁启停的城市交通工况下，发动机无法在车辆停车时实现怠速的停机，这造成了发动 机的油耗偏高，影响了整车的经济性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于电辅件设备的串联混合动力客车动力系统及控 制方法，根据车速、储能装置荷电状态来确定辅助动力单元和储能装置之间的能量分配，当 车速和储能装置荷电状态满足怠速停机条件时，能够实现辅助动力单元中的发动机怠速停 机。 本专利技术提供的一种基于电辅件设备的串联混合动力客车动力系统，包括：辅助动 力单元（Auxiliary Power Unit, APU)、储能装置、驱动电机、电辅件设备、以及整车控制器， 所述辅助动力单元包括发动机、由发动机驱动的发电机， 发动机为所述储能装置和驱动电机提供电能，所述储能装置以及辅助动力单元联 合为所述电辅件设备提供电能； 整车控制器根据客车的车速以及储能装置的荷电状态控制APU启动信号以及APU 功率跟随信号。 优选地，进一步包括辅助动力单元控制器、储能装置控制器、电辅件设备控制器、 以及驱动电机控制器， 整车控制器分别通过辅助动力单元控制器、储能装置控制器、和电辅件设备控制 器采集客车的车速和储能装置的荷电状态，以及控制APU启动信号以及APU功率跟随信号。 优选地，整车控制器通过总线与辅助动力单元控制器、储能装置控制器、电辅件设 备控制器、以及驱动电机控制器连接； 整车控制器通过总线电压、驱动电机控制器的输入直流侧电流以及电辅件设备控 制器的输入直流电流确定APU功率需求信号。 本专利技术还提供了一种以上所述的串联混合动力客车动力系统的控制方法，包括： 步骤A :整车控制器初始化APU启动信号、APU功率跟随信号和APU功率需求信号； 步骤B :整车控制器检测客车的车速以及储能装置的荷电状态； 步骤C :整车控制器根据检测的客车的车速以及储能装置的荷电状态，控制APU启 动信号以及APU功率跟随信号。 优选地，步骤B中进一步包括整车控制器检测总线电压、驱动电机控制器的输入 直流侧电流以及电辅件设备控制器的输入直流电流。 优选地，步骤A中， APU启动信号置位为0, APU功率跟随信号置位为0, APU功率需求信号设置为0。 优选地，步骤C具体包括： 步骤C1 :整车控制器判断车速是否大于最低车速阈值，如果是，则执行步骤C5,如 果否，则执行步骤C2; 步骤C2 :整车控制器判断储能装置的荷电状态是否小于等于最高荷电阈值，如果 是，则执行步骤C3,如果否，则执行步骤A ; 步骤C3 :整车控制器判断储能装置的荷电状态是否小于等于最低荷电阈值，如果 是，则执行步骤C4,如果否，则执行步骤C5 ; 步骤C4 :整车控制器将APU启动信号置位为1，APU功率跟随信号置位为0，APU功 率需求信号设置为发动机所在经济区内的最高值，然后执行步骤B ; 步骤C5 :整车控制器将APU启动信号置位为1，APU功率跟随信号置位为1，APU功 率需求信号设置为由总线电压、驱动电机控制器的输入直流侧电流、以及电辅件设备控制 器的输入直流电流确定。 优选地，所述最低车速阈值为0?10km/h，最高荷电阈值为满荷电状态的80%，最 低荷电阈值为满荷电状态的40%。 优选地，所述发动机所在经济区内的最高值为发动机油耗最低区域内转速与转矩 乘积的最大值，且该点在发动机的外特性曲线之内。 由上述技术方案可见，在本专利技术中，使用储能装置以及辅助动力单元联合为电辅 件设备提供电能，整车控制器根据车速和储能装置的荷电状态判断辅助动力单元中的发动 机是否能够怠速停机。当车速低于最低车速阈值，且储能装置的荷电状态高于最高荷电阈 值时，即储能装置能够独立为电辅件设备提供电能，此时整车控制器可通过置位APU启动 信号来关闭发动机，以实现在为电辅件设备提供电能的同时实现发动机怠速停机，从而降 低发动机油耗。 进一步地，本专利技术中的APU跟随功率由总线电压、驱动电机控制器的输入直流侧 电流、以及电辅件设备控制器的输入直流电流确定，整车油耗可降低20%至30%，增强了整 车的经济性。 【附图说明】 图1为本专利技术的串联混合动力客车动力系统的结构示意图； 图2为本专利技术的串联混合动力客车动力系统的控制方法的流程图； 图3为图2中控制方法的一个实施例的流程图。 【具体实施方式】 为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对 本专利技术进一步详细说明。 本专利技术提供了一种基于电辅件设备的串联混合动力客车动力系统及其控制方法， 在本专利技术中使用储能装置以及辅助动力单元联合为电辅件设备提供电能，整车控制器根据 车速和储能装置的荷电状态判断电辅件设备中的发动机是否能够怠速停机。 图1为本专利技术的串联混合动力客车动力系统的结构示意图。如图1所示，本专利技术 提供的一种基于电辅件设备的串联混合动力客车动力系统包括：辅助动力单元(Auxi 1 iary Power Unit, APU) 101、储能装置102、驱动电机103、电辅件设备104、以及整车控制器105， 其中，辅助动力单元101包括发动机111、由发动机111驱动的发电机112。电辅件设备104 可包括电空调、电动助力转向、风扇等由电能供给能力的部件。 发动机111为储能装置102和驱动电机103提供电能，储能装置102以及辅助动 力单元101联合为电辅件设备104提供电能。 整车控制器105根据客车的车速以及储能装置的荷电状态控制APU启动信号以及 APU功率跟随信号，以实现控制APU101的工作状态和电辅件设备104的供电状态。 当然，为了适应不同部件对于交流、直流输入、输出电压的要求，APU101进一步包 括将发动机112所输出的交流电转换为直流电输出的AC/DC变换器114,驱动电机的输入端 进一步包括将直流电转换为交流电输入的DC/AC变换器132。 进一步地，本专利技术还包括辅助动力单元控制器113、发动机控制器115、储能装置 控制器121、电辅件设备控制器141、以及驱动电机控制器131。整车控制器105分别通过辅 助动力单元控制器113、发动机控制器115、储能装置控制器121、和电辅件设备控制器141 采集客车的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电辅件设备的串联混合动力客车动力系统，其特征在于，包括：辅助动力单元、储能装置、驱动电机、电辅件设备、以及整车控制器，所述辅助动力单元包括发动机、由发动机驱动的发电机，发动机为所述储能装置和驱动电机提供电能，所述储能装置以及辅助动力单元联合为所述电辅件设备提供电能；整车控制器根据客车的车速以及储能装置的荷电状态控制APU启动信号以及APU功率跟随信号。

【技术特征摘要】
1. 一种基于电辅件设备的串联混合动力客车动力系统，其特征在于，包括：辅助动力 单元、储能装置、驱动电机、电辅件设备、以及整车控制器，所述辅助动力单元包括发动机、 由发动机驱动的发电机， 发动机为所述储能装置和驱动电机提供电能，所述储能装置以及辅助动力单元联合为 所述电辅件设备提供电能； 整车控制器根据客车的车速以及储能装置的荷电状态控制APU启动信号以及APU功率 跟随信号。2. 根据权利要求1所述的串联混合动力客车动力系统，其特征在于，进一步包括辅助 动力单元控制器、储能装置控制器、电辅件设备控制器、以及驱动电机控制器， 整车控制器分别通过辅助动力单元控制器、储能装置控制器、和电辅件设备控制器采 集客车的车速和储能装置的荷电状态，以及控制APU启动信号以及APU功率跟随信号。3. 根据权利要求2所述的串联混合动力客车动力系统，其特征在于，整车控制器通过 总线与辅助动力单元控制器、储能装置控制器、电辅件设备控制器、以及驱动电机控制器连 接； 整车控制器通过总线电压、驱动电机控制器的输入直流侧电流以及电辅件设备控制器 的输入直流电流确定APU功率需求信号。4. 根据权利要求3所示的串联混合动力客车动力系统，其特征在于，当车速低于最低 车速阈值，且储能装置的荷电状态大于最高荷电阈值时，整车控制器将APU启动信号置位 为0、APU功率跟随信号置位为0、APU功率需求信号设置为0。5. -种基于权利要求1至4所述的串联混合动力客车动力系统的控制方法，其特征在 于，包括： 步骤A :整车控制器初始化APU启动信号、APU功率跟随信号和APU功率需求信号； 步骤B :整车控制器检测客车的车速以及储能装置的荷电状态； 步骤C:整车控制器根据检测的客车的车速以及储能装置的荷电状态，控制APU启动信 号以及APU...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳明高，杜玖玉，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11