[發明專利]一種用于串聯式混合動力電動車的輔助動力單元系統

有效

• 申請號: 200710036140.4
• 申請日: 2007-11-16
• 公開（公告）號: CN101157341A
• 公開（公告）日: 2008-04-09
• 發明（設計）人: 唐廣笛;劉凌;李雪峰;汪偉;李紅朋;劉文洲;姚建平;劉帆
• 申請（專利權）人: 中國南車集團株洲電力機車研究所
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所
• 代理人: 趙洪

技術領域

本發明涉及一種車輛的部件系統及其控制方法，特別涉及一種用于給混合動力電動車提供整車能量需求和電池能量補給的輔助動力單元系統及其控制方法。主要用于串聯式混合動力電動車的電控發動機的動力單元系統，也可以用于其它車輛電控發動機的動力單元系統。

背景技術

在串聯式混合動力客車由于電池技術和整車控制技術的不成熟，還存在著整車油耗偏高、尾氣排放不理想、轉速波動、噪聲振動大等問題，這些問題制約著整車的推廣運營。

出現上述原因，主要是串聯式混合動力電動車中，由于采用的雙動力系統，兩套動力系統在協調控制方面存在一些問題，導致兩套控制系統不協調，因此在串聯式混合動力電動車的電控發動機的動力單元系統中很需要一種專用于整車能量需求和電池能量補給的輔助動力單元--APU系統作為補充。但目前國內串聯式混合動力客車產業才剛剛起步，還沒有形成完善的APU系統，尤其是目前串聯式混合動力系統中沒有專用的用于提供整車能量需求和電池能量補給的APU系統，因此有必要對現有APU系統的組成、控制和安裝布置方法進行研究，以實現整車系統集成。

發明內容

本發明的目的在于針對現有串聯式混合動力電動車的動力單元系統中的不足，提出一種專用于整車能量需求和電池能量補給的輔助動力單元系統，該系統能有效改善串聯式混合動力電動車的動力單元系統的性能，達到降低油耗和整車排放、提高整車動態響應、減弱噪聲振動等目的。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。一種串聯式混合動力電動車的輔助動力單元系統，包括發動機、發電機、整流器，發動機與發電機相聯，并給整流器供電，其特點在于發動機和發電機旁接有的輔助動力單元控制系統，發動機和發電機由輔助動力單元控制系統所控制。其中，所述的發動機為電噴柴油發動機；所述的發電機為三相同步交流發電機；所述的整流器為三相不可控整流橋；所述的輔助動力單元系統是輔助動力單元系統控制器。

所述的輔助動力單元控制系統包括發動機油門控制部分和發電機勵磁控制部分，其中，發動機油門控制是通過由整車控制單元發出的發動機目標功率，通過計算該功率下的最佳經濟轉速獲取信號，該信號最后由油門調節器發出，并可以初步調節柴油發動機輸出功率以及轉速，油門調節同時也通過發動機轉速、功率PI調節通過信號處理后加入油門前饋，從而獲得精確的油門控制信號，該信號采取雙路油門電壓信號控制方式；發電機勵磁控制即是對發電機勵磁PWM占空比進行控制，與發動機油門控制類似，通過電壓參考值對PWM占空比進行初步調節，同時信號處理單元根據電壓參考、電流參考值進行PI調節加入勵磁控制前饋信號，在功率調節輸出端得出初步的勵磁控制電流，然后在信號處理單元中根據轉速參考、電壓參考值通過功率限制曲線查表得出更進一步的勵磁控制電流。在所述的輔助動力單元系統控制器內有信號處理芯片，信號處理芯片為Motorola公司的PowerPC561主控制芯片，且系統控制器的上層算法是以MATLAB/simulink系統為基礎的。通過對發動機油門控制和發電機勵磁控制可以最終精確的控制APU輸出功率和轉速，簡單來說，在功率變化時，隨著功率的突然變化轉速也會隨之波動，而在此時通過PI調節以及前饋控制而及時調節發動機油門則可以將轉速波動消除同時也提升了整車的動態相應過程，從而在功率和轉速上都達到良好的控制效果。

本發明的優點在于通過對輔助動力單元系統的控制方式和安裝布置的優化研究，可以得到以下優點：提高燃油經濟性、降低排放，減少噪聲減弱振動，提高系統穩定性。

附圖說明

圖1為本發明的系統原理圖；

圖2為本發明的輔助動力單元控制原理圖；

圖3為本發明的輔助動力單元縱向布置示意圖；

圖4為本發明的輔助動力單元橫向布置示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例進一步對本發明作進一步的描述。

附圖1給出了本發明的一個系統框圖，從附圖中可以看出，本發明為一種串聯式混合動力電動車的輔助動力單元系統，包括發動機1、發電機2、整流器3，發動機1與發電機2相聯，并給整流器3供電，其特點在于發動機和發電機旁接有的輔助動力單元系統4，發動機1和發電機2由輔助動力單元系統4所控制。其中，所述的發動機1為電噴柴油發動機；所述的發電機2為三相同步交流發電機；所述的整流器3為三相不可控整流橋；所述的輔助動力單元系統4包括輔助動力單元系統控制器。