智能动力单元及其控制方法、混合动力车辆技术

本发明专利技术公开了智能动力单元、智能动力单元控制方法以及混合动力车辆。该智能动力单元用于混合动力车辆，包括：发动机模块、发电机模块以及智能动力单元控制器，其中，发动机模块包括发动机和发动机控制器，发电机模块包括发电机和发电机控制器；智能动力单元控制器被配置为获取混合动力车辆的状态，并根据所获得的混合动力车辆的状态，配置智能动力单元工作在发电模式、耗功模式和启动模式。本发明专利技术实现了动力单元智能化，具有多种工作模式，能够适应实际工况和环境温度。具有智能、独立控制、可靠性高、效率高等突出优点。

Intelligent power unit and its control method, hybrid vehicle

【技术实现步骤摘要】
智能动力单元及其控制方法、混合动力车辆
本专利技术涉及新能源汽车
，更为具体来说，本专利技术为一种智能动力单元及其控制方法、混合动力车辆。
技术介绍
目前，由于全球气候变暖、大气污染加剧等问题日益严重，电动汽车的研发得到广泛重视。穿透的重型电动汽车底盘配备动力电池作为其功能单元。受现有电池技术的限制，为了满足底盘的动力性能，动力电池的体积需要做的比较大。另外，动力电池的大功率输出特别影响动力电池的寿命，采用这种单一的供能模式时，供能的成本比较高，且充电时间长。因此，混合动力车辆是电动汽车设计的大势所趋。现有的一些混合动力车辆底盘上采用多种模式相结合的供能方式，也只是单纯的进行供能。其配备的动力单元存在功能单一，互换性和通用性差，环境适应能力差、可靠性差等问题。因此，如何优化动力单元，提高其互换性、通用性和可靠性成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。
技术实现思路
为了解决现有电动汽车的动力单元功能单一，互换性和通用性差，环境适应能力差、可靠性差等问题，本专利技术创新地提供了一种智能动力单元，用于混合动力车辆，包括：发动机模块、发电机模块以及智能动力单元控制器，其中，发动机模块包括发动机和发动机控制器，发电机模块包括发电机和发电机控制器；智能动力单元控制器被配置为获取混合动力车辆的状态，并根据所获得的混合动力车辆的状态，配置智能动力单元工作在如下三种模式之一：(1)发电模式，当检测到混合动力车辆的状态为正常行驶时，使得智能动力单元作为发电机组工作，为车辆提供电力，其中发动机为发电机提供源动力，拖动发电机发电；(2)耗功模式，当检测到混合动力车辆的状态为车辆制动时，使得智能动力单元作为功率消耗单元作用，对外吸收功率，从而提高车辆的电制动功率，减少机械制动，其中，发电机的功能转变为电动机，用于消耗从车辆吸收的电能，将电能转化为机械能输入给发动机，发动机将电动机输出的能量吸收掉；(3)启动模式，当检测到混合动力车辆的状态为车辆启动时，使得利用发电机的驱动特性拖动发动机实现发动机的启动。基于上述的技术方案，本专利技术提供了一种模块化的智能动力单元，能够自动调整工作模式，能够适应实际工况，具备互换性和通用性。进一步地，在智能动力单元工作在发电模式时，智能动力单元的输出功率控制方式包括：以单点恒功率方式工作、沿最低燃油消耗曲线工作或者这二者的结合。基于上述改进的技术方案，本专利技术的动力单元具有排放和油耗低，电池输出容量和功率的要求低等突出优点，有利于延长电池的使用寿命和选择较小功率的电池。进一步地，还包括：用于发动机和/或发电机的散热设备。基于上述改进的技术方案，本专利技术能够提高动力单元的可靠性和环境适应能力，实现整车能源的可靠供给。独立控制的散热系统能够确保动力单元热平衡需求，提高环境适应能力。进一步地，智能动力单元控制器还被配置为：检测智能动力单元控制器的各零部件的工作状态，并且根据各零部件的工作状态调整智能动力单元的工作状态，其中，当检测到部分零部件出现故障而使得智能动力单元无法正常输出额定功率时，使得智能动力单元会进行降额输出。基于上述改进的技术方案，本专利技术具备自我保护功能。能够自动检测故障和调整工作状态。能够在保证系统安全的前提下，提供尽可能大的输出功率，保证动力系统正常工作，提高了智能动力单元的可靠性。进一步地，智能动力单元控制器还被配置为：在获取到车辆处于特殊工况时，停止降额输出。基于上述改进的技术方案，本专利技术能够在车辆处于特殊工况时，解除输出限值，保证足够的输出功率，能够适应紧急情况。为实现上述技术目的，本专利技术还公开了一种智能动力单元控制方法，应用于上述智能动力单元，智能动力单元工作在发电模式，方法包括：确定智能动力单元的待输出的目标功率；根据目标功率确定发电机的输出功率；根据发电机的输出功率以及发动机和发电机的传动效率，计算发动机的输出功率；以及根据发动机的万有特性曲线，确定所计算的发动机的输出功率对应的发动机转速和扭矩，其中，通过发动机及发电机的协调控制来实现智能动力单元的功率输出，满足期望的输出功率要求。基于上述的技术方案，本专利技术能够根据目标输出功率，自动调整发动机转速和扭矩，通用性好，能够适应实际工况。进一步地，根据目标功率确定发电机的输出功率还包括：根据目标功率以及智能动力单元的实际输出功率动态调整发电机的输出功率。基于上述改进的技术方案，本专利技术能够根据实际输出功率动态调整发电机的功率，满足动力系统的功率需求，实现可靠供给。为实现上述技术目的，本专利技术还公开了一种智能动力单元控制方法，应用于上述智能动力单元，智能动力单元工作在耗功模式，方法包括：根据所获取的车辆的运行数据，预测智能动力单元的待吸收的功率；根据待吸收的功率确定发动机工作在制动工况下的工况参数；以及根据工况参数，对发动机和发电机进行协调控制，实现智能动力单元的耗功控制。基于上述的技术方案，本专利技术能够在动力电池电量充足无法吸收回馈能量时，通过智能动力单元吸收回馈能量，从而使电制动起到最大的作用。尽可能避免机械式或者液力式制动器长时间制动发热导致制动能力降低甚至失效的问题。为实现上述技术目的，本专利技术还公开了一种智能动力单元控制方法，应用于上述智能动力单元，智能动力单元工作在启动模式，方法包括：根据发动机启动目标转速确定发电机的控制量；使发电机以电动机模式运行，拖动发动机启动，其中，根据发动机的实际转速利用PI转速调节控制器对发电机的控制量进行调节。基于上述的技术方案，本专利技术能够取消起动机，满足轻量化需求，利用发电机的驱动特性拖动发动机实现发动机的启动。发电机的拖动功率相比传统起动机大很多，可以保证发动机拖动到足够转速，大大提升发动机的低温启动性能。启动速度更快，成功率更高，提高了可靠性。为实现上述技术目的，本专利技术还公开了一种混合动力车辆，包括一个或多个上述智能动力单元；以及协调控制器，与一个或多个智能动力单元所包括的各个智能动力单元控制器通信地耦接，用于获取混合动力车辆的各种运行状态参数，并向智能动力单元控制器提供这些参数中的部分或全部。基于上述的技术方案，本专利技术能够通过协调控制器将车辆运行参数传输给一个或多个智能动力单元，控制更加高效。进一步地，其中一个或多个智能动力单元包括至少两个智能动力单元，并且协调控制器还被配置为根据混合动力车辆的负载状况和工况参数对智能动力单元控制器进行协调控制。基于上述的技术方案，本专利技术能够综合考虑混合动力车辆的负载状况和工况参数，实现多个智能动力单元的功率分配及协调控制，控制接口简单，高效。本专利技术的有益效果为：本专利技术能够提高智能动力单元的可靠性、互换性、通用性和环境适应能力。能够优化电动汽车供电系统的总体布局，能够综合考虑混合动力车辆的负载状况和工况参数，实现多个智能动力单元的功率分配及协调控制，控制接口简单，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能动力单元，用于混合动力车辆，其特征在于，包括：发动机模块、发电机模块以及智能动力单元控制器，其中，所述发动机模块包括发动机和发动机控制器，所述发电机模块包括发电机和发电机控制器；/n所述智能动力单元控制器被配置为获取混合动力车辆的状态，并根据所获得的混合动力车辆的状态，配置所述智能动力单元工作在如下三种模式之一：/n(1)发电模式，当检测到混合动力车辆的状态为正常行驶时，使得所述智能动力单元作为发电机组工作，为车辆提供电力，其中发动机为发电机提供源动力，拖动发电机发电；/n(2)耗功模式，当检测到混合动力车辆的状态为车辆制动时，使得所述智能动力单元作为功率消耗单元作用，对外吸收功率，从而提高车辆的电制动功率，减少机械制动，其中，发电机的功能转变为电动机，用于消耗从车辆吸收的电能，将电能转化为机械能输入给发动机，发动机将电动机输出的能量吸收掉；/n(3)启动模式，当检测到混合动力车辆的状态为车辆启动时，使得利用发电机的驱动特性拖动发动机实现发动机的启动。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能动力单元，用于混合动力车辆，其特征在于，包括：发动机模块、发电机模块以及智能动力单元控制器，其中，所述发动机模块包括发动机和发动机控制器，所述发电机模块包括发电机和发电机控制器；
所述智能动力单元控制器被配置为获取混合动力车辆的状态，并根据所获得的混合动力车辆的状态，配置所述智能动力单元工作在如下三种模式之一：
(1)发电模式，当检测到混合动力车辆的状态为正常行驶时，使得所述智能动力单元作为发电机组工作，为车辆提供电力，其中发动机为发电机提供源动力，拖动发电机发电；
(2)耗功模式，当检测到混合动力车辆的状态为车辆制动时，使得所述智能动力单元作为功率消耗单元作用，对外吸收功率，从而提高车辆的电制动功率，减少机械制动，其中，发电机的功能转变为电动机，用于消耗从车辆吸收的电能，将电能转化为机械能输入给发动机，发动机将电动机输出的能量吸收掉；
(3)启动模式，当检测到混合动力车辆的状态为车辆启动时，使得利用发电机的驱动特性拖动发动机实现发动机的启动。


2.根据权利要求1所述的智能动力单元，其中，在所述智能动力单元工作在发电模式时，所述智能动力单元的输出功率控制方式包括：以单点恒功率方式工作、沿最低燃油消耗曲线工作或者这二者的结合。


3.根据权利要求1所述的智能动力单元，还包括：用于所述发动机和/或所述发电机的散热设备。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的智能动力单元，其中，所述智能动力单元控制器还被配置为：检测所述智能动力单元控制器的各零部件的工作状态，并且根据各零部件的工作状态调整智能动力单元的工作状态，其中，当检测到部分零部件出现故障而使得所述智能动力单元无法正常输出额定功率时，使得所述智能动力单元进行降额输出。


5.根据权利要求4所述的智能动力单元，其中，所述智能动力单元控制器还被配置为：在获取到所述车辆处于特殊工况时，停止所述降额输出。


6.一种智能动力单元控制方法，应用于根据权利要求1-5所述的智能动力单元，其中，所述智能动力单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志刚，易善伟，翟兆岩，张静，翟廷科，
申请(专利权)人：郑州佛光发电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41