[發明專利]基于汽車尾氣熱電轉換的弱混合動力系統及控制方法

有效

• 申請號: 201210280935.0
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN102815192A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 全書海;全睿;徐煦;唐新峰;張清杰;黃亮;鄧亞東;蘇楚奇;翟鵬程
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B60K6/20
• 分類號: B60K6/20;B60W20/00;B60W10/06;B60W10/08;B60W10/26;F02G5/04;H02N11/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 潘杰;周偉

1.一種基于汽車尾氣熱電轉換的弱混合動力系統，所述系統包括熱電轉換單元、輸出儲能單元、動力總成單元以及整車能量管理單元，其中：

熱電轉換單元：包括熱交換器，熱交換器與所述動力總成單元中發動機排氣管出口相連，吸收其高溫尾氣熱量構成多個熱電器件的熱源，汽車發動機自身冷卻系統中的冷卻水或由水箱、水泵和風扇構成的獨立冷卻系統中的冷卻水進入冷卻水箱構成熱電器件的冷源，熱電器件在熱源與冷源的熱傳輸條件下形成溫差產生直流電能，多個熱電器件之間進行串并聯構成熱電器件組，熱電器件組的輸出端與所述輸出儲能單元相連為其供電；

輸出儲能單元：包括蓄電池，該單元根據蓄電池的SOC，通過第一DC/DC轉換器對所述熱電轉換單元中熱電器件組的輸出直流電能進行電壓或電流變換對所述蓄電池進行充電實現回收電能儲存，或當所述動力總成單元中B-ISG電機處于發電狀態時通過第三DC/DC轉換器進行電壓或電流變換對所述蓄電池進行充電，當B-ISG電機處于電動狀態時，所述蓄電池通過第三DC/DC轉換器對所述動力總成單元中電機控制器進行供電，所述蓄電池還通過第二DC/DC轉換器給輸出儲能單元中+12V的車載電器供電；

動力總成單元：汽車發動機運行時產生的高溫尾氣通過排氣管道連接到所述熱電轉換單元中熱交換器為熱電器件組提供熱端溫度，冷卻系統的冷卻水進入冷卻水箱為所述熱電轉換單元中熱電器件組提供冷端溫度；啟動時，由B-ISG電機通過皮帶快速帶動汽車發電機到怠速狀態進行點火；怠速時，汽車發動機關閉，B-ISG電機低速運轉；制動時，汽車發動機通過皮帶帶動B-ISG電機進行發電；正常運行時，汽車發動機通過離合器和驅動器驅動車輪，當所述輸出儲能單元中蓄電池SOC不足時，汽車發動機通過皮帶帶動B-ISG電機進行發電通過所述輸出儲能單元中第三DC/DC轉換器給所述蓄電池充電；停機時，汽車發動機關閉，B-ISG電機停止運轉；

整車能量管理單元：包括整車控制器，所述整車控制器通過CAN總線與所述熱電轉換單元的主控制器，與所述輸出儲能單元的第一DC/DC轉換器、電池管理單元、第二DC/DC轉換器，與所述動力總成單元的汽車發動機ECU、第三DC/DC轉換器、B-ISG電機控制器以及傳動系統控制單元相連進行通信實現多能量的綜合分配和控制，通過對整車控制器輸入的點火鑰匙信號、離合踏板信號、制動踏板信號、加速踏板信號來控制弱混合動力系統的能量流。

2.如權利要求1所述的一種基于汽車尾氣熱電轉換的弱混合動力系統，其特征在于：所述熱電轉換單元包括熱交換器、冷卻水箱、熱電器件組、主控制器、儲水箱、水泵、風扇、第一水閥K1、第二水閥K2、第三水閥K3、第四水閥K4以及相關導線和管道；熱交換器的輸入端與發動機排氣管的出口相連，熱交換器輸出端與消聲器相連通往大氣；熱電器件組中的多個熱電器件其熱端與熱交換器的表面接觸相連，其冷端與冷卻水箱的表面接觸相連，多個熱電器件進行串并聯組合構成熱電器件組的總輸出端與輸出儲能單元第一DC/DC轉換器的輸入端相連，熱電器件組中各個熱電器件的輸出電壓端以及其冷熱端溫度信號輸出端與主控制器的信號采集端口相連；主控制器的輸出端與風扇、第一水閥K1、第二水閥K2、第三水閥K3和第四水閥K4的信號控制端相連；第一水閥K1的輸出端與汽車發動機冷卻系統的輸入端相連，第二水閥K2的輸入端與汽車發動機冷卻系統的輸出端相連，第二水閥K2的輸出端和第三水閥K3的輸出端與冷卻水箱的輸入端相連，冷卻水箱的輸出端與儲水箱的輸入端相連，儲水箱的第一輸出端與第一水閥K1的輸入端相連，儲水箱的第二輸出端與第四水閥K4的輸出端并聯，第四水閥K4的輸出端與水泵的輸入端相連，水泵的輸出端與風扇的輸入端相連，風扇的輸出端與第三水閥K3的輸入端相連。

3.如權利要求1所述的一種基于汽車尾氣熱電轉換的弱混合動力系統，其特征在于：所述輸出儲能單元包括第一DC/DC轉換器、+36V蓄電池、+36V車載電器、電池管理單元、第二DC/DC轉換器、+12V電池、+12V車載電器以及第三DC/DC轉換器；第一DC/DC轉換器的輸出端與+36V車載電器、+36V蓄電池的輸入端、第二DC/DC轉換器的輸入端和第三DC/DC轉換器的輸入端相連，第二DC/DC轉換器的輸出端與+12V電池和+12V車載電器相連，第一DC/DC轉換器、第二DC/DC轉換器、第三DC/DC以及電池管理單元分別通過CAN總線與整車能量管理單元的整車控制器相連進行通訊。