一种用于串联式混合动力电动车的辅助动力单元系统技术方案

一种用于串联式混合动力电动车的辅助动力单元系统，包括发动机、发电机、整流器，发动机与发电机相联，并给整流器供电，在发动机和发电机旁接有的辅助动力单元控制系统，发动机和发电机由辅助动力单元控制系统所控制。所述的发动机为电喷柴油发动机；所述的发电机为三相同步交流发电机；所述的整流器为三相不可控整流桥；所述的辅助动力单元系统是辅助动力单元系统控制器。所述的辅助动力单元控制系统包括发动机油门控制部分和发电机励磁控制部分。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种车辆的部件系统及其控制方法，特别涉及一种用于给混合动力电动 车提供整车能量需求和电池能量补给的辅助动力单元系统及其控制方法。主要用于串联 式混合动力电动车的电控发动机的动力单元系统，也可以用于其它车辆电控发动机的动 力单元系统。技术背景在串联式混合动力客车由于电池技术和整车控制技术的不成熟，还存在着整车油耗 偏高、尾气排放不理想、转速波动、噪声振动大等问题，这些问题制约着整车的推广运 营。出现上述原因，主要是串联式混合动力电动车中，由于采用的双动力系统，两套动 力系统在协调控制方面存在一些问题，导致两套控制系统不协调，因此在串联式混合动 力电动车的电控发动机的动力单元系统中很需要一种专用于整车能量需求和电池能量补 给的辅助动力单元一一APU系统作为补充。但目前国内串联式混合动力客车产业才刚刚 起步，还没有形成完善的APU系统，尤其是目前串联式混合动力系统中没有专用的用于 提供整车能量需求和电池能量补给的APU系统，因此有必要对现有APU系统的组成、控 制和安装布置方法进行研究，以实现整车系统集成。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有串联式混合动力电动车的动力单元系统中的不足，提出 一种专用于整车能量需求和电池能量补给的辅助动力单元系统，该系统能有效改善串联 式混合动力电动车的动力单元系统的性能，达到降低油耗和整车排放、提高整车动态响 应、减弱噪声振动等目的。本专利技术的目的是通过下述技术方案实现的。 一种串联式混合动力电动车的辅助动力 单元系统，包括发动机、发电机、整流器，发动机与发电机相联，并给整流器供电，其 特点在于发动机和发电机旁接有的辅助动力单元控制系统，发动机和发电机由辅助动力 单元控制系统所控制。其中，所述的发动机为电喷柴油发动机；所述的发电机为三相同 步交流发电机；所述的整流器为三相不可控整流桥；所述的辅助动力单元系统是辅助动 力单元系统控制器。所述的辅助动力单元控制系统包括发动机油门控制部分和发电机励磁控制部分，其 中，发动机油门控制是通过由整车控制单元发出的发动机目标功率，通过计算该功率下 的最佳经济转速获取信号，该信号最后由油门调节器发出，并可以初步调节柴油发动机 输出功率以及转速，油门调节同时也通过发动机转速、功率PI调节通过信号处理后加入 油门前馈，从而获得精确的油门控制信号，该信号采取双路油门电压信号控制方式；发 电机励磁控制即是对发电机励磁PWM占空比进行控制，与发动机油门控制类似，通过电 压参考值对PWM占空比进行初步调节，同时信号处理单元根据电压参考、电流参考值进 行PI调节加入励磁控制前馈信号，在功率调节输出端得出初步的励磁控制电流，然后在 信号处理单元中根据转速参考、电压参考值通过功率限制曲线査表得出更进一步的励磁控制电流。在所述的辅助动力单元系统控制器内有信号处理芯片，信号处理芯片为Motor ola公司的PowerPC561主控制芯片，且系统控制器的上层算法是以MATLAB/simulink系统 为基础的。通过对发动机油门控制和发电机励磁控制可以最终精确的控制APU输出功率 和转速，简单来说，在功率变化时，随着功率的突然变化转速也会随之波动，而在此时 通过PI调节以及前馈控制而及时调节发动机油门则可以将转速波动消除同时也提升了整 车的动态相应过程，从而在功率和转速上都达到良好的控制效果。本专利技术的优点在于通过对辅助动力单元系统的控制方式和安装布置的优化研究，可 以得到以下优点提高燃油经济性、降低排放，减少噪声减弱振动，提高系统稳定性。 附图说明图l为本专利技术的系统原理图；图2为本专利技术的辅助动力单元控制原理图；图3为本专利技术的辅助动力单元纵向布置示意图；图4为本专利技术的辅助动力单元横向布置示意图。具体实施方式下面将结合附图和实施例进一步对本专利技术作进一步的描述。附图l给出了本专利技术的一个系统框图，从附图中可以看出，本专利技术为一种串联式混合 动力电动车的辅助动力单元系统，包括发动机l、发电机2、整流器3，发动机1与发电机2 相联，并给整流器3供电，其特点在于发动机和发电机旁接有的辅助动力单元系统4，发 动机1和发电机2由辅助动力单元系统4所控制。其中，所述的发动机l为电喷柴油发动机；所述的发电机2为三相同步交流发电机；所述的整流器3为三相不可控整流桥；所述的辅助动力单元系统4包括辅助动力单元系统控制器。 图2为辅助动力单元控制原理图，通过图2可以看出，辅助动力单元系统包括发动机 油门控制部分5和发电机励磁控制部分6，其中发动机油门控制部分5主要负责调节发动机 转速，发电机励磁控制部分6负责调节整个系统的输出功率。在辅助动力单元系统控制器 内有信号处理芯片7，信号处理芯片7为Motorola公司的PowerPC561主控制芯片，且系统 控制器的上层算法是以MATLAB/simulink系统为基础的。控制系统接受整车功率需求指 令，根据发动机经济、排放最佳曲线调节发动机转速并对应输出相应的功率。其中，发 动机油门控制是通过由整车控制单元发出的发动机目标功率，通过计算该功率下的最佳 经济转速获取信号，该信号最后由油门调节器8发出，并可以初步调节柴油发动机输出功 率以及转速，油门调节同时也通过发动机转速、功率PI调节通过信号处理后加入油门前 馈9，从而获得精确的油门控制信号，该信号采取双路油门电压信号控制方式；发电机励 磁控制即是对发电机励磁PWM占空比进行控制，与发动机油门控制类似，通过电压参考 值对PWM占空比进行初步调节，同时信号处理单元根据电压参考、电流参考值进行PI调 节加入励磁控制前馈信号，在功率调节器10的输出端得出初步的励磁控制电流，然后在 信号处理单元中根据转速参考、电压参考值通过功率限制曲线査表得出更进一步的励磁 控制电流。通过对发动机油门控制和发电机励磁控制可以最终精确的控制APU输出功率 和转速，简单来说，在功率变化时，随着功率的突然变化转速也会随之波动，而在此时 通过PI调节以及前馈控制而及时调节发动机油门则可以将转速波动消除同时也提升了整 车的动态相应过程，从而在功率和转速上都达到良好的控制效果。整个系统的布置方式有两种， 一种是APU纵向布置， 一种是APU横向布置。如附图3 所示为APU纵向布置示意图，该布置方法与传统车布置方式类似，驱动电机、齿轮箱、 电池等大多设备都摆放于整车中、前部位，发动机1与发电机2位于整车的后部，且发动 机1与发电机2相对于整车为纵向布置。相比之下，如附图4所示为APU横向布置示意图。横向布置相对的纵向布置具有更多 的优点。首先，在很大程度上节约整车纵向空间，可以为满足舒适性要求而实现超低地 板布局；其次，在噪声处理方面，横向布置可以更有效的、更有针对性的对于发动机摆 放空间进行隔音，隔音处理复杂程度也大大降低；根据整车布局，驱动电机、齿轮箱、 电池等大多设备都摆放于整车中、前部位，发动机1与发电机2位于整车的后部，且发动 机1与发电机2相对于整车为横向布置。于是APU横向布置于车尾将给车带来更理想的重 量配比，这样做的好处是整车噪声、振动进一步降低，车辆运行更加平稳；也可以在 一定程度上提高燃油经济性、降低排放；同时，因为可以让电气部件更好的远离发动机l、 发电机2强干扰源，整车电气系统的稳定性也大幅度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联式混合动力电动车的辅助动力单元系统，包括发动机、发电机、整流器，发动机与发电机相联，并给整流器供电，其特征在于：发动机和发电机旁接有的辅助动力单元系统，发动机和发电机由辅助动力单元系统所控制。

【技术特征摘要】
1、一种串联式混合动力电动车的辅助动力单元系统，包括发动机、发电机、整流器，发动机与发电机相联，并给整流器供电，其特征在于发动机和发电机旁接有的辅助动力单元系统，发动机和发电机由辅助动力单元系统所控制。2、 如权利要求l所述的串联式混合动力电动车的辅助动力单元系统，其特征在于 所述的发动机为电喷柴油发动机；所述的发电机为三相同步交流发电机；所述的整流器 为三相不可控整流桥；所述的辅助动力单元系统包括辅助动力单元系统控制器。3、 如权利要求1或2所述的串联式混合动力电动车的辅助动力单元系统，其特征在于 所述的辅助动力单元器的系统控制包括发动...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐广笛，刘凌，李雪峰，汪伟，李红朋，刘文洲，姚建平，刘帆，
申请(专利权)人：中国南车集团株洲电力机车研究所，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]