一种商用车串联式气电混合动力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种商用车串联式气电混合动力系统，属于新能源汽车设计领域。基于纯电动商用车，增加一套自充气系统、控制系统和气动发电机，构成一种串联式混合动力系统。该系统可回收传统车辆浪费振动能量和冲击能量，且可以实现车辆在纯电驱动、纯气驱动、混合驱动、行车充电、停车充电、再生制动、混合充电等七种模式下工作，充分利用传统车辆中无法利用的能量，提高整车的能量利用率，提升车辆续驶里程。

【技术实现步骤摘要】
一种商用车串联式气电混合动力系统
本专利技术属于新能源汽车设计领域，涉及一种商用车串联式气电混合动力系统，是一种以纯电动商用车动力传动系统为基础，增加一套自充气系统、控制系统、气动发电机构成的一种混合动力传动系统。
技术介绍
新能源汽车具有一些相对于传统内燃机车辆的优点，例如高能量效率和零行驶环境污染。但是相比于石油的高能量密度，动力电池较低的能量密度使纯电动车性能远远不能与传统内燃机车辆性能相竞争，尤其在动力电池每次充电所对应的行驶里程性能上。为了延长车辆续驶里程，本专利技术提出一种商用车串联式气电混合动力系统，主要利用自充气系统回收传统车辆中浪费的制动能量、振动能量和冲击能量，并通过气动发电机将回收能量用于动力电池充电或车辆驱动系统，提高能量利用率，改善车辆的续驶里程性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种商用车串联式气电混合动力系统，基于纯电动商用车，增加一套自充气系统、控制系统和气动发电机，构成一种串联式混合动力系统。该系统可回收传统车辆浪费的振动能量和冲击能量，且可以实现车辆在纯电驱动模式、纯气驱动模式、混合驱动模式、行车充电模式、停车充电模式、再生制动模式、混合充电模式等七种模式下工作，充分利用传统车辆中无法利用的能量，提高整车的能量利用率，提升车辆续驶里程。本专利技术提供的一种商用车串联式气电混合动力系统，包括依次连接的动力电池、电耦合装置、电动机控制器、电动机、传动装置和轮胎，形成能量传递通道，其特征在于，该系统还包括自充气系统、气动发电机和控制系统，该自充气系统包括充气筒和压缩气瓶，其中，所述充气筒利用车辆的振动和冲击驱动自身工作，对压缩气瓶进行随车充气；所述气动发电机利用压缩气瓶中的气压驱动自身工作，并向所述电耦合装置输出电能；所述控制系统用于实时监测压缩气瓶的压力以及车辆状态，并根据压缩气瓶的压力以及车辆状态来控制气动发电机的工作状态以及车辆的工作模式。优选地，所述控制系统监测到压缩气瓶的压力不足或者自充气系统发生故障时，控制气动发电机不工作。优选地，控制系统监测到压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，控制气动发电机工作而向车辆输送电能，并控制车辆工作于纯气驱动模式，在该模式下，车辆牵引功率仅源于气动发电机；优选地，控制系统监测到动力电池或气动发电机无法单独驱动车辆满足驾驶员行驶要求、且压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，控制气动发电机工作而向车辆输送电能，并控制车辆工作于混合驱动模式，在该模式下，车辆牵引功率由动力电池和气动发电机两者共同提供；优选地，控制系统监测到车辆行驶需求功率较低，且压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，控制气动发电机工作而输出电能，并控制车辆工作于行车充电模式，在该模式下，气动发电机输出的电能同时供动力电池充电以及驱动车辆行驶。优选地，控制系统监测到车辆静止，且压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，控制气动发电机工作而输出电能，并控制车辆工作于停车充电模式，在该模式下，气动发电机输出的电能单独给动力电池充电，电动机不工作；优选地，控制系统监测到车辆处于制动状态，且压缩气瓶的压力不足时，控制气动发电机关闭，并控制车辆工作于再生制动模式，在该模式下，电动机工作在发电模式，电动机所产生的电功率用于向动力电池充电；控制系统监测到车辆处于制动模式，且压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，控制气动发电机工作而输出电能，并控制车辆工作于混合充电模式，在该模式下，电动机工作在发电模式，气动发电机和运行在发电机状态的电动机两者都向动力电池充电。优选地，所述充气筒包含多个，分别安装于车辆的驾驶室悬架以及车辆的底盘悬架中。优选地，所述传动装置包括变速箱、传动轴和后驱动桥。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1.本专利技术所涉及的气体能量来自于车辆行驶过程中产生的振动能量、冲击能量，不需要外接能量供给，节约成本；2.本专利技术结构紧凑，可在纯电动动力传动系统的基础上进行改装，安装方式便利。附图说明图1为商用车串联式气电混合动力系统结构示意图；图2为商用车串联式气电混合动力系统纯电驱动模式能量流动图；图3为商用车串联式气电混合动力系统纯气驱动模式能量流动图；图4为商用车串联式气电混合动力系统混合驱动模式能量流动图；图5为商用车串联式气电混合动力系统行车充电模式能量流动图；图6为商用车串联式气电混合动力系统停车充电模式能量流动图；图7为商用车串联式气电混合动力系统再生制动模式能量流动图；图8为商用车串联式气电混合动力系统混合充电模式能量流动图。具体实施方式本专利技术公开的商用车串联式气电混合动力系统，包括动力电池、电耦合装置、电动机控制器、电动机、传动装置、轮胎、安装于驾驶室悬置的充气筒、安装于底盘悬架的充气筒、压缩气瓶、气动发电机以及控制系统，如图1所示。传动装置包括变速箱、传动轴和后驱动桥。充气筒利用车辆的振动和冲击驱动自身工作，对压缩气瓶进行随车充气。气动发电机利用压缩气瓶中的气压驱动自身工作，并向所述电耦合装置输出电能。控制系统用于实时监测压缩气瓶的压力以及车辆状态，并根据压缩气瓶的压力以及车辆状态来控制气动发电机的工作状态以及车辆的工作模式。该混合动力系统可以回收车辆行驶过程中悬架系统的振动能量和冲击能量，并储能在压缩气瓶中，完成自充气过程。该混合动力系统可以实现车辆在纯电驱动模式、纯气驱动模式、混合驱动模式、行车充电模式、停车充电模式、再生制动模式、混合充电模式等七种模式下工作，充分利用传统车辆中无法利用的能量，提高整车的能量利用率，提升车辆续驶里程。在车辆行驶过程中，自充气系统可利用车辆的振动和冲击来驱动充气筒工作，对压缩气瓶进行随车充气，回收振动能量和冲击能量，实现车辆的自充气模式。在纯气动模式、混合驱动模式、行车充电模式、停车充电模式或混合充电模式时，这部分能量可以实现二次利用，驱动车辆行驶，从而达到整车能量利用率的提升。控制系统实时监控压缩气瓶的工作状态，当压缩气瓶压力不足或自充气系统发生故障时，气动发电机不工作，不参与动力输出。车辆仅由动力电池供电，驱动电动机输出扭矩通过变速箱、后驱动桥传递至驱动车轮，驱动车辆行驶，实现纯电动工作模式，其能量传输路线见图2。控制系统实时监控压缩气瓶的工作状态，当压缩气瓶压力在自充气系统作用下高于某一压力阈值时，车辆牵引功率仅源于气动发电机，而动力电池既不供电也不从驱动系统中吸收任何功率，控制系统分析运行指令及关键指标来判断驾驶需求，控制气动发电机输出功率，通过电动机来驱动车辆行驶，实现纯气工作模式，其能量传输路线见图3。当动力电池或气动发电机无法单独驱动车辆满足驾驶员行驶要求，且压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，牵引功率由动力电池和气动发电机两者在电耦合装置中交汇，实现混合驱动工作模式。其能量传输路线见图4。当车辆行驶需求功率较低，且压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，气动发电机向动力电池充电，并提供驱动车辆行驶所需功率。气动发电机输出功率在电耦合装置中实施分解，在满足车辆正常行驶需求的前提下，将多余能量储存于动力电池中，实现车辆行车充电工作模式，其能量传输路线见图5。当车辆静止，且压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，气动发电机单独给动力电池充电，电机不工作，将压缩气体能量存储于动力电池中，实现停车充电工作模式，其能量传输路线见图6。当车辆处于制动模式，且压缩气瓶压力不足时，气动发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种商用车串联式气电混合动力系统，包括依次连接的动力电池、电耦合装置、电动机控制器、电动机、传动装置和轮胎，形成能量传递通道，其特征在于，该系统还包括自充气系统、气动发电机和控制系统，该自充气系统包括充气筒和压缩气瓶，其中，所述充气筒利用车辆的振动和冲击驱动自身工作，对压缩气瓶进行随车充气；所述气动发电机利用压缩气瓶中的气压驱动自身工作，并向所述电耦合装置输出电能；所述控制系统用于实时监测压缩气瓶的压力以及车辆状态，并根据压缩气瓶的压力以及车辆状态来控制气动发电机的工作状态以及车辆的工作模式。

【技术特征摘要】
1.一种商用车串联式气电混合动力系统，包括依次连接的动力电池、电耦合装置、电动机控制器、电动机、传动装置和轮胎，形成能量传递通道，其特征在于，该系统还包括自充气系统、气动发电机和控制系统，该自充气系统包括充气筒和压缩气瓶，其中，所述充气筒利用车辆的振动和冲击驱动自身工作，对压缩气瓶进行随车充气；所述气动发电机利用压缩气瓶中的气压驱动自身工作，并向所述电耦合装置输出电能；所述控制系统用于实时监测压缩气瓶的压力以及车辆状态，并根据压缩气瓶的压力以及车辆状态来控制气动发电机的工作状态以及车辆的工作模式。2.根据权利要求1所述的一种商用车串联式气电混合动力系统，其特征在于，所述控制系统监测到压缩气瓶的压力不足或者自充气系统发生故障时，控制气动发电机不工作。3.根据权利要求1所述的一种商用车串联式气电混合动力系统，其特征在于，控制系统监测到压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，控制气动发电机工作而向车辆输送电能，并控制车辆工作于纯气驱动模式，在该模式下，车辆牵引功率仅源于气动发电机。4.根据权利要求1所述的一种商用车串联式气电混合动力系统，其特征在于，控制系统监测到动力电池或气动发电机无法单独驱动车辆满足驾驶员行驶要求、且压缩气瓶压力高于某一压力阈值时，控制气动发电机工作而向车辆输送电能，并控制车辆工作于混合驱动模式，在该模式下，车辆牵引功率由动力电池和气动发电机两者共同提供。5.根据权利要求1所述的一种商...

【专利技术属性】
技术研发人员：史强，张蕾，黄森，李静，李司光，
申请(专利权)人：陕西汽车集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61