增程式电动车辆及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种增程式电动车辆，包括：驱动系统，包括作为驱动电机的电机A，以及与电机A同轴连接的车轮；电池系统，与电机A电连接；能量回收系统，包括电控离合器、空气压缩泵A和高压气瓶；增程器，包括相连接的微型燃气轮机和发电机；热管理系统，包括制冷系统，制热系统，换热媒介循环系统，制冷风机以及制热风机。本发明专利技术还公开了该电动车辆的控制方法。本发明专利技术通过制冷机实现降温，效率高，不需要考虑电池系统电量和续航里程的问题；利用微型燃气轮机的余热实现制热/制冷，同时以高压气瓶作为能量平衡器，对增程式电动车辆的制动能量进行回收再利用，实现整车能量的削峰填谷，在环保节能的同时提高了能源利用率。能的同时提高了能源利用率。能的同时提高了能源利用率。

【技术实现步骤摘要】
增程式电动车辆及其控制方法


[0001]本专利技术涉及一种增程式电动车辆及其控制方法，属于车辆


技术介绍

[0002]随着全球环境和空气质量的变差，越来越多的人们意识到环境保护的重要性。传统燃油车对能源的利用率不高，效率低，对环境的危害较大，因此，作为新能源车的增程式电动车辆在诸多客观因素的促使下越来越受到人们的追捧。
[0003]现有技术中，增程式电动车辆主要涉及三种情况：第一种是以内燃机作为增程器，即利用内燃机带动发电机发电，给电池充电；第二种是以自由活塞膨胀机
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直线发电机作为增程器，利用压缩空气驱动自由活塞发电机输出电能，给电池充电；第三种是以微型燃气轮机作为增程器，利用燃机输出轴转动带动发电机工作，给电池充电。
[0004]热管理系统对整车性能、寿命和耐久性有重要影响。目前，电动车辆存在的热管理问题主要涉及两方面，第一方面是电池组和整车控制器的温度控制，第二方面是乘员舱内的温度控制。具体地，第一方面，电动车辆电池组的工作温度需要维持在一定的范围内(例如锂电池一般为10～50℃)，若温度太高会降低电池的使用寿命，甚至发生爆炸等安全问题，若温度太低则会降低电池的工作性能，还可能会破坏电池的电解质而导致电池的废弃。目前对于电动车辆电池组的热管理一般是通过空气冷却。但空气冷却存在以下几点缺陷：1、空气冷却一般是将冷却液与进气格栅相连，通过车辆在行驶过程中的进气对冷却液进行冷却，进而冷却电池组，这种冷却大大增加了车辆行驶过程中的阻力，增加了对车辆电能的消耗，且进气格栅在冬天也会给电池降温；2、当周围环境的温度大于40℃时，不能通过抽取周围环境空气对电池组进行冷却，而当周围环境的温度小于0℃时则需要对电池组进行加热，所以当电动车辆运行在高温(气温大于40℃)或低温(气温小于0℃)气候条件下时，空气冷却无法满足电池组冷却和加热的需要。3、目前普通电动车辆的电池占电池组的50％～60％(指质量份数，下同)，框架占15％～20％，控制系统占5％～10％，剩余部分为冷却液，占20％～30％(对于例如特斯拉这样大功率放电的电动车辆，其冷却液的质量份数甚至可以占电池组的40％以上)；框架中大半部分的结构是散热翅板。这样使得电池容量减小，同时也不利于电动车辆的轻量化。4、普通电动车辆的冷却液主要成分大多数是水(水的比热容最大)，而冷却水在温度较低时，容易结霜、结冰，这不仅会影响系统的性能，还会影响驾驶员的安全。第二方面，对于传统电动车辆而言，在冬天制热时没有多余的废热供给乘员舱的制热使用，电动车辆必须消耗电池组的电能来满足乘员舱的舒适性要求。在非常寒冷的天气条件下，供乘员舱加热的电能和动力推进系统所需要的电能几乎是同等大小的，此时电动车辆电池组的负载大大增加，车辆的续航里程大大减少。在炎热的天气条件下，电动车辆乘员舱的制冷也主要依靠电能制冷，而电能的消耗严重影响电动汽车的续航里程。
[0005]另外，为提高增程式电动车辆的能源利用率，避免能源的浪费，对车辆的制动能量进行回收是必要的，现有技术中有诸多报道，比如CN 204383180 U公开了一种具有飞轮储能的增程式电动汽车传动装置，采用飞轮储能对制动能量进行回收。该方案结构复杂，体积
庞大，不便于实施。比如CN 104691358 A公开了增程式电动汽车的能量回收控制方法和装置，其将预充电功率与动力电池的最大允许从电功率比较，根据比较结果，确定电动汽车的增程器当前使用的制动回收功率。该方案需要对增程工作模式下充电功率进行监督和限制。比如CN101734251A公开了一种增程式电动汽车控制系统及其控制方法，其设置集发电/驱动功能于一体的驱动电机，采用增程器供电，一方面根据整车高压电池的蓄电池状态确定是否需要启动增程器进行发电，另一方面在驾驶者无驱动需求时，通过使驱动电机发电对整车动能进行能量回收，延长了续航里程。该方案在蓄电池处于充满电状态下无法对发电机输出的多余电能进行及时、有效地利用。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术，本专利技术提供了一种增程式电动车辆及其控制方法。本专利技术的增程式电动车辆能够对车辆制动过程中的能量进行合理回收利用，且无需限制增程器的输出功率，能够对发电机输出的多余电能进行及时、有效地利用，还能够提供更好地热管理。本专利技术对于提高增程式电动车辆的续航里程和整车动力性能，减少能源浪费，具有重要价值和意义。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种增程式电动车辆，包括：
[0009]驱动系统，包括作为驱动电机的电机A，以及与电机A同轴连接的车轮；
[0010]电池系统，与电机A电连接并为电机A提供电能；
[0011]能量回收系统，包括电控离合器、空气压缩泵A和高压气瓶，其中，空气压缩泵A通过电控离合器与电机A连接；高压气瓶与空气压缩泵A连接，空气压缩泵A用于压缩空气并存储于高压气瓶中；
[0012]增程器，包括相连接的微型燃气轮机和发电机，所述发电机与电池系统连接；
[0013]热管理系统，包括：制冷系统，制热系统，换热媒介循环系统，用于驾驶舱制冷的制冷风机，以及用于驾驶舱制热的制热风机，其中，制冷系统与发电机连接，还与微型燃气轮机的排气端连接；制热系统与微型燃气轮机的排气端连接；换热媒介循环系统分别与制冷系统、制热系统连接(通过制冷系统实现冷却，通过制热系统实现预热)；制冷风机与制冷系统连接；制热风机与制热系统连接。
[0014]进一步地，所述微型燃气轮机，包括转轴、压气机、燃烧室和涡轮，压气机和涡轮设在转轴上，压气机的排气口与燃烧室的进气口连通，燃烧室的出气口与涡轮的进气口连通，转轴与发电机的转子轴连接，以驱动发电机发电。
[0015]进一步地，所述制冷系统，包括制冷机和冷却器，制冷机与发电机连接，冷却器一端与制冷机连接，另一端与换热媒介循环系统连接，制冷风机与制冷机连接。工作时，发电机输出的电能经由功率分配器供给制冷机以实现制冷,制冷机产生的低温气体进入冷却器，冷却经过冷却器的高温换热媒介，高温换热媒介经过冷却器的冷却后温度降低，然后回到换热媒介循环系统循环以冷却整车控制器和电池系统；同时，制冷机产生的低温气体通过制冷风机进入驾驶舱，实现驾驶舱内的制冷。
[0016]进一步地，所述制冷机与制冷风机之间可以设置流量控制阀，以控制低温气体的流量，从而根据需求控制驾驶舱内的温度，保证驾驶舱内适宜的温度。
[0017]进一步地，所述制冷系统还包括溴化锂机组，溴化锂机组包括循环连接的发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器，发生器还与吸收器连接，热交换器上设有循环泵；微型燃气轮机的排气端与发生器连通，冷却器与蒸发器的冷水出口连通，制冷风机与冷却器连接。工作时，微型燃气轮机排放的部分尾气进入发生器，对发生器内的溴化锂水溶液进行加热，使溶液中的水汽化产生水蒸气，进而使溴化锂水溶液的浓度升高；浓度升高的溴化锂水溶液进入吸收器；水蒸气进入冷凝器，被冷凝器内的冷却水降温后凝结，成为高压低温的液态水；然后，进入蒸发器(冷凝器内可设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增程式电动车辆，其特征在于：包括：驱动系统，包括作为驱动电机的电机A，以及与电机A同轴连接的车轮；电池系统，与电机A电连接并为电机A提供电能；能量回收系统，包括电控离合器、空气压缩泵A和高压气瓶，其中，空气压缩泵A通过电控离合器与电机A连接；高压气瓶与空气压缩泵A连接，空气压缩泵A用于压缩空气并存储于高压气瓶中；增程器，包括相连接的微型燃气轮机和发电机，所述发电机与电池系统连接；热管理系统，包括：制冷系统，制热系统，换热媒介循环系统，制冷风机，以及制热风机，其中，制冷系统与发电机连接，还与微型燃气轮机的排气端连接；制热系统与微型燃气轮机的排气端连接；换热媒介循环系统分别与制冷系统、制热系统连接；制冷风机与制冷系统连接；制热风机与制热系统连接。2.根据权利要求1所述的增程式电动车辆，其特征在于：所述制冷系统，包括制冷机和冷却器，制冷机与发电机连接，冷却器一端与制冷机连接，另一端与换热媒介循环系统连接，制冷风机与制冷机连接。3.根据权利要求2所述的增程式电动车辆，其特征在于：所述制冷系统还包括溴化锂机组，溴化锂机组包括循环连接的发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器和热交换器，发生器还与吸收器连接，热交换器上设有循环泵；微型燃气轮机的排气端与发生器连通，冷却器与蒸发器233的冷水出口连通，制冷风机与冷却器连接。4.根据权利要求1所述的增程式电动车辆，其特征在于：所述制热系统包括翅片式换热器，翅片式换热器的内部设有与换热媒介循环系统联通的液体回路，以及与制热风机联通的气体回路。5.根据权利要求1所述的增程式电动车辆，其特征在于：所述换热媒介循环系统，包括循环管道，循环管道设置在整车控制系统的周围以及电池系统的周围，循环管道与制冷系统的冷却器联通，还与制热系统联通；循环管道中填充有换热媒介；循环管道上设有换热循环泵、电磁阀、节流阀；所述换热媒介选自液
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气相变物质。6.根据权利要求1所述的增程式电动车辆，其特征在于：所述能量回收系统还包括电机B和空气压缩泵B，所述增程器的发电机与电机B连接，电机B与空气压缩泵B连接；空气压缩泵B与高压气瓶连接，空气压缩泵B用于压缩空气并存储于高压气瓶中；和/或：所述能量回收系统还包括换热器，换热器设在高压气瓶内，换热器与微型燃气轮机连接，通过换热器实现微型燃气轮机排放的高温尾气与高压气瓶内的压缩气体的换热。7.根据权利要求1所述的增程式电动车辆，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：靳普，
申请(专利权)人：靳普科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：