[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于內(nèi)燃發(fā)電增程式電動(dòng)車(chē)的整車(chē)能量管理控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410362483.X
• 申請(qǐng)日: 2014-07-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104175896B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚棟偉;吳鋒;張翀;范港;蔣建華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B60L11/18
• 分類(lèi)號(hào): B60L11/18
• 代理公司: 杭州求是專(zhuān)利事務(wù)所有限公司33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)電增程式電動(dòng)車(chē)的整車(chē)能量管理控制器，用于管理增程式電動(dòng)車(chē)的內(nèi)燃發(fā)電及蓄電池復(fù)合能源系統(tǒng)，協(xié)調(diào)控制增程器運(yùn)行及蓄電池充放電管理。

背景技術(shù)

增程式電動(dòng)車(chē)通過(guò)在純電動(dòng)車(chē)上匹配增程系統(tǒng)，一定程度上解決了傳統(tǒng)純電動(dòng)車(chē)存在的蓄電池容量小、續(xù)航里程短、充電不方便等問(wèn)題。現(xiàn)有增程式電動(dòng)車(chē)一般采用內(nèi)燃發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池直接耦合方式，蓄電池虧電情況下利用內(nèi)燃發(fā)電直接給車(chē)輛供電及蓄電池充電。盡管結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、增程效果明顯，但內(nèi)燃發(fā)電增程系統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)工況（包括轉(zhuǎn)速和負(fù)荷）無(wú)法根據(jù)電氣和充電負(fù)載變化靈活調(diào)節(jié)以保證較佳的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放特性；蓄電池充放電不便控制，影響電池壽命；無(wú)法實(shí)施復(fù)雜的保證系統(tǒng)工作最優(yōu)的協(xié)調(diào)內(nèi)燃發(fā)電增程器和蓄電池充放電能量管理算法。設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)一種兼顧續(xù)航里程、蓄電池高效充放電管理、內(nèi)燃發(fā)電增程器工作效率及排放性能的增程式電動(dòng)車(chē)整車(chē)能源管理控制器對(duì)改善電動(dòng)車(chē)的實(shí)用性和節(jié)能減排具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容??

本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)燃發(fā)電增程式電動(dòng)車(chē)增程器和蓄電池充放電之間協(xié)調(diào)控制問(wèn)題，提出了一種用于增程式電動(dòng)車(chē)的整車(chē)能量管理控制器，可根據(jù)當(dāng)前蓄電池的剩余電量水平和整車(chē)驅(qū)動(dòng)需求功率起停增程器、調(diào)整增程器輸出功率和運(yùn)行工況、協(xié)調(diào)蓄電池充放電管理，在整車(chē)能量管理上實(shí)施最優(yōu)控制。

本發(fā)明所述一種用于增程式電動(dòng)車(chē)的整車(chē)能量管理控制器主要包括以下幾個(gè)模塊：增程器內(nèi)燃機(jī)ICE負(fù)荷調(diào)整電路，增程器起動(dòng)發(fā)電一體機(jī)ISG整流和逆變電路，蓄電池SOC、整車(chē)驅(qū)動(dòng)需求功率檢測(cè)電路，雙向DC/DC電路，控制器電源調(diào)整電路以及微控制器MCU最小系統(tǒng)。微控制器MCU利用自身功能端口，通過(guò)ICE負(fù)荷調(diào)整電路和ISG整流與逆變電路分別檢測(cè)和控制內(nèi)燃機(jī)ICE和起動(dòng)發(fā)電一體機(jī)ISG工作；通過(guò)蓄電池SOC、驅(qū)動(dòng)需求功率檢測(cè)電路讀取當(dāng)前蓄電池充放電狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制器放電狀態(tài)；通過(guò)雙向DC/DC電路調(diào)整增程器和蓄電池兩端電壓比，優(yōu)化增程器內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況；控制器電源調(diào)整電路為控制器中各模塊提供所需工作電源。

所述的ICE負(fù)荷調(diào)整電路由MCU通過(guò)晶體管陣列芯片ULN2003以雙四拍模式控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而改變與其機(jī)械相連的ICE節(jié)氣門(mén)開(kāi)度。本發(fā)明增程器所采用的內(nèi)燃機(jī)為小型化油器式、電控節(jié)氣門(mén)汽油機(jī)，通過(guò)調(diào)整節(jié)氣門(mén)開(kāi)度即可改變內(nèi)燃機(jī)負(fù)荷。

所述的ISG整流和逆變電路主要用于實(shí)現(xiàn)增程器啟動(dòng)時(shí)ISG電機(jī)電源直流電壓的逆變以及增程器起動(dòng)后ISG電機(jī)輸出電壓的三相整流。三相六個(gè)高低邊MOS管組成全橋逆變電路，MCU通過(guò)IR2130驅(qū)動(dòng)芯片控制逆變電路工作；利用逆變電路MOS管并聯(lián)的整流二極管組成ISG輸出三相整流電路。

所述的蓄電池SOC、驅(qū)動(dòng)需求功率檢測(cè)電路包括檢壓和檢流電路，用于檢測(cè)蓄電池充放電狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器放電狀態(tài)，方便MCU計(jì)算蓄電池剩余電量及整車(chē)需求功率。檢壓電路通過(guò)分壓法搭建；檢流電路以取樣電阻為傳感器，利用LM258運(yùn)放芯片搭建信號(hào)放大電路輸入MCU。

所述的雙向DC/DC電路屬于非隔離BUCK-BOOST級(jí)聯(lián)型雙向DC/DC電路，MCU通過(guò)2塊IR2101搭建BUCK-BOOST兩個(gè)半橋驅(qū)動(dòng)。雙向DC/DC電路將蓄電池（VBATT）與ISG電機(jī)電源（VISG）進(jìn)行了分離，通過(guò)雙向BOOST升壓功能實(shí)現(xiàn)增程器的快速起動(dòng)以及增程模式下的增程器內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況調(diào)節(jié)。

所述的控制器電源調(diào)整電路由DC/DC電源和相應(yīng)調(diào)穩(wěn)壓模塊組成，主要用于為控制器中各個(gè)模塊提供所需工作電源。蓄電池電源VBATT通過(guò)WD648D12電源DC/DC模塊實(shí)現(xiàn)蓄電池電源到±12V轉(zhuǎn)變，±12V電源再通過(guò)由78L05和79L05組成的三端穩(wěn)壓電路得到控制器所需的±5V。

所述的微控制器MCU最小系統(tǒng)是MCU正常工作所需的基本電路，包括各模塊電源供給電路、外部晶振電路、復(fù)位電路及BDM背景調(diào)試電路.

本發(fā)明的有益效果：

1.?將ISG整流與逆變電路通過(guò)雙向DC/DC與蓄電池電源并聯(lián)。在增程器起動(dòng)時(shí)，雙向DC/DC通過(guò)BOOST可以抬高蓄電池向ISG輸出電壓，使ISG快速帶動(dòng)內(nèi)燃機(jī)ICE到較高轉(zhuǎn)速。縮短起動(dòng)和怠速過(guò)程，改善內(nèi)燃機(jī)ICE燃油經(jīng)濟(jì)性和排放。

2.?將ISG整流與逆變電路通過(guò)雙向DC/DC與蓄電池電源并聯(lián)。在增程模式下，雙向DC/DC通過(guò)BOOST可以抬高ISG向蓄電池及驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制器的輸出電壓，從而可以讓增程器內(nèi)燃機(jī)保持在較低轉(zhuǎn)速和較高的負(fù)荷率下，改善增程器ICE燃油經(jīng)濟(jì)性和排放。