串联式混合动力车辆的驱动方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种串联式混合动力车辆的驱动方法和系统，该方法包括：驱动处于行驶状态的车辆，其中，当电池荷电量大于下限阈值并且加速度不大于上限加速度的情况下，由电池为电动机供电而驱动车辆行驶，并且保持发动机不工作；当电池荷电量小于下限阈值或者加速度大于上限加速度的情况下，启动发动机驱动发电机发电。因此，可以在最大限度上使用电力而减少使用燃油，实现了最好的燃油经济性。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及混合动力车辆的控制
，更具体地说，涉及一种用于 串联式混合动力车辆的驱动方法和系统。
技术介绍
目前在世界范围内对于环保的重视程度日益加深，而且石油资源短缺的 问题也日益突出，对此有效的解决方式就是限制由内燃机提供动力的车辆的 使用，转而以由可充电电池提供动力的车辆来取代，这就使得采用电力驱动 车辆的技术成为工业界研究开发的方向。目前来说，由于电池技术的限制， 纯电动车辆具有行驶里程的局限性，而混合动力车辆则可以避免这样的问 题，而且成本相对便宜，因而成为了目前电力驱动车辆
的主导。目前混合动力车辆有串联式、并联式和混联式三种布置方法。串联式混 合动力车辆的动力系统由发动机、发电机和电动机三部分组成，它们之间用 串联方式组成，发动机驱动发电机发电，电能被输送到电池或电动机，由电 动机通过变速机构驱动车辆。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行 工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动 机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况， 从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。然而，就这样一个看似合理的能量分配方法，不得不指出的是在从发动 机提供扭矩，经过发电机和电池的能量转换，再由电动机提供扭矩给车轮，这一过程中将消耗约25%的功率。那么，从总体上看，对现有技术的串联式 混合动力车辆的动力系统的能量分配方法来说，其燃油经济性仍然比较差。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的串联式混合动力车辆的驱动方法的燃油经济性 差的缺点，提供了一种燃油经济性好的串联式混合动力车辆的驱动方法和系 统。本专利技术提供的串联式混合动力车辆的驱动方法包括驱动处于行驶状态 的车辆，其中，当电池荷电量大于下限阈值并且加速度不大于上限加速度的情况下，由电池为电动机供电而驱动车辆行驶，并且保持发动机不工作；当 电池荷电量小于下限阈值或者加速度大于上限加速度的情况下，启动发动机 驱动发电机发电。本专利技术提供的串联式混合动力车辆的驱动系统包括加速度传感器、电量 测量装置、整车控制器、发动机、发电机、逆变器、电动机和电池，其中发 动机、发电机、逆变器和电池顺序连接，电动机通过逆变器与电池相连并通 过变速机构与车轮相连从而驱动车辆行驶，其中，加速度传感器，与整车控 制器连接，用于测量车辆的加速度，并且将该加速度发送给整车控制器；电 量测量装置，与电池和整车控制器连接，用于测量电池荷电量，并将该电量 发送给整车控制器；整车控制器用于接收加速度传感器测得的加速度和电量 测量装置测的电池荷电量，并且将该加速度和电池荷电量分别与各自阈值执 行比较，当电池荷电量大于下限阈值并且加速度不大于上限加速度的情况 下，控制电池为电动机供电而驱动车辆行驶，并且保持发动机不工作；当电 池荷电量小于下限阈值或者加速度大于上限加速度的情况下，启动发动机驱 动发电机发电。本专利技术提供的串联式混合动力车辆的驱动装置和方法是以使用电池为 主，并且以电源为电池充电，仅当车辆的加速度大于上限加速度时或电池荷 电量不足时启动发动机，减少了由化学能到机械能到电能再到机械能的转化 过程发生的次数和时间，也就减少了这一系列转化过程当中的能量损失，从而在最大限度上使用电力而减少使用燃油，实现了最好的燃油经济性。 附图说明图1是串联式混合动力系统组成的示意图； 图2是根据本专利技术的方法的流程图3A是根据本专利技术的方法的纯电动模式的能量流动的示意图； 图3B是根据本专利技术的方法的串联模式的能量流动的示意图； 图3C是根据本专利技术的方法的满负荷模式的能量流动的示意图； 图3D是根据本专利技术的方法的刹车回馈模式的能量流动的示意图； 图3E是根据本专利技术的方法的便携充电模式的能量流动的示意图。具体实施例方式如图1所示，串联式混合动力车辆的驱动系统包括顺序连接的发动机、 第一电机(用作发电机)、逆变器和电池，以及通过逆变器与电池相连的第 二电机(用作电动机)，第二电机通过变速机构(未示出)与车轮相连从而 为车辆提供动力驱动其行驶。整车控制器则可以同时对发动机、第一电机、 第二电机执行控制，控制其启动和停止。另外，电池还可以通过电源来进行 充电。本专利技术提供的串联式混合动力车辆的驱动方法，该方法包括驱动处于 行驶状态的车辆，其中，当电池荷电量大于下限阈值并且加速度不大于上限 加速度的情况下，由电池为电动机供电而驱动车辆行驶，并且保持发动机不 工作；当电池荷电量小于下限阈值或者加速度大于上限加速度的情况下，启 动发动机驱动发电机发电。为了便于描述，将车辆分为5种工作模式，即纯电动模式、串联模式、 满负荷模式、刹车回馈模式和便携充电模式。以下将参考图2所示的流程来说明本专利技术提供的方法的工作步骤。 根据本专利技术的方法，当车辆启动时，首先整车控制器将读取电池荷电量 (SOC)，判断该SOC值是否大于下限阈值，如果该SOC值大于下限阈值， 车辆以电池为第二电机供电而驱动，把这种仅以电池供电的模式被称为纯电动模式，并且车辆处于行驶状态，当soc值大于下限阈值，并且速度变化平稳，也就是加速度不大于上限加速度，车辆仍仅以电池为第二电机供电而驱动，仍然是纯电动模式。所述纯电动模式的能量流动如图3A所示。根据本专利技术的方法，当SOC值小于下限阈值或者加速度大于上限加速 度时，均会启动发动机驱动发电机发电。但是两者之间有所不同，当SOC 值小于下限阈值且加速度不大时，电池需要充电而且车辆也需要动力源，那 么启动发动机，发动机驱动发电机发电为电动机供电，电动机驱动车辆行驶， 并且发电机为电池充电。这种模式称为串联模式，其能量流动如图3B所示。 当SOC值达到充电上限阈值时，车辆将退出串联模式，转而切换到纯电动 模式运行。而当SOC值不小于下限阈值但加速度大于上限加速度的情况下， 此时仅由电池提供动力不能满足车辆的需要，也需要启动发动机，那么在采 用电池为电动机供电的同时，启动发动机驱动发电机发电为电动机供电，电 动机驱动车辆行驶。把这种模式称为满负荷模式运行，其能量流动如图3C 所示。当加速度减小后，车辆将退出满负荷模式，转而切换到纯电动模式运 行。根据本专利技术的方法，当车辆处于行驶状态，当加速度大于回馈加速度且 为负时，如果电池荷电量小于上限阈值，由电动机将刹车所产生的机械能转 化为电能并存储到电池中。如果电池荷电量大于上限阈值，此时不能再对电 池进行充电，则不对该机械能进行转化。把这种在刹车阶段的工作模式称为 刹车回馈模式，当速度变化平稳以后，则推出该模式，其能量流动如图3D 所示。根据本专利技术的方法，当车辆处于静止状态，由电源对电池进行充电，把这种模式称为便携充电模式，其能量流动如图3E所示。一般来说，电池的过充电和过放电对电池的寿命都是有不利影响的。在 本专利技术的方法中，所述下限阈值是电池放电的下限SOC值；所述上限阈值 是电池充电的上限SOC值，用于限制刹车时是否进入刹车回馈模式，这两 者都是根据电池充电特性而确定的，如所述下限阈值可以是5%至10%,所 述上限阈值可以是90%至95%。而所述上限加速度则与电动车中采用的电池 有关，电池的放电电流的大小和大电流放电的持续时间决定了电池能够提供 的最大输出功率，相应可以计算出上限加速度的范围。根据目前本领域常用 的电池来计算，上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联式混合动力车辆的驱动方法，该方法包括：驱动处于行驶状态的车辆，其特征在于，当电池荷电量大于下限阈值并且加速度不大于上限加速度的情况下，由电池为电动机供电而驱动车辆行驶，并且保持发动机不工作；当电池荷电量小于下限阈值或者加速度大于上限加速度的情况下，启动发动机驱动发电机发电。

【技术特征摘要】
1、一种串联式混合动力车辆的驱动方法，该方法包括驱动处于行驶状态的车辆，其特征在于，当电池荷电量大于下限阈值并且加速度不大于上限加速度的情况下，由电池为电动机供电而驱动车辆行驶，并且保持发动机不工作；当电池荷电量小于下限阈值或者加速度大于上限加速度的情况下，启动发动机驱动发电机发电。2、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当电池荷电量小于下限阈值的情况下，启动发动机，发动机驱动发电机发电为电动机供电，电动机 驱动车辆行驶，并且发电机为电池充电。3、 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，电池充电的上限阈值为 本次充电前，单位时间内行使相同或相近的里程，或者行驶相同时间多次充 电量的平均值。4、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当加速度大于回馈 加速度且为负时，如果电池荷电量小于上限阈值，由电动机将刹车所产生的 机械能转化为电能并存储到电池中。5、 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当加速度大于上限加速 度的情况下，采用电池为电动机供电的同时，启动发动机驱动发电机发电为 电动机供电，电动机驱动车辆行驶。6、 一种串联式混合动力车辆的驱动系统，该系统包括加速度传感器、 电量测量装置、整车控制器、发动机、发电机、逆变器、电动机和电池，其 中发动机、发电机、逆变器和电池顺序连接，电动机通过逆变器与电池相连并通过变速机构与车轮相连从而驱动车辆行驶，其特征在于，加速度传感器，与整车控制器连接，用于测量车辆的加速度，并且将该 加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：周波，祖波，龚剑，张飞，候贻真，刘凯，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]