增程式動力系統及其雙電壓保護方法
【專利摘要】本發明公開了一種增程式動力系統及其雙電壓保護方法。該增程式動力系統包括：動力電池組、超級電容組、分別與所述動力電池組和所述超級電容組電連接的第一接觸器和第二接觸器、功率二極管、預充電回路、發電系統、驅動系統和整車控制器，其中，整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、且所述超級電容組的電壓無法抬升時，控制所述第一接觸器、所述第二接觸器和所述預充電回路以實現雙電壓工作。因此本發明的動力系統的雙電壓平臺可以工作在任何工況下，保證了制動能量的高效回收，有效地提高了整車的節油率。
【專利說明】增程式動力系統及其雙電壓保護方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及新能源車輛的動力系統領域，尤其涉及一種增程式動力系統及其雙電壓保護方法。
【背景技術】
[0002]純電動汽車具有節能、低噪聲、零排放等突出優點，是電動汽車發展的重要方向之一，但是由于目前階段充電站建設的限制，純電動汽車受到續駛里程的制約，難以得到市場的認可。國家鼓勵發展混合動力電動汽車，而增程式電動汽車是混合動力電動汽車的重要方向。增程式電動汽車是一種特殊的純電動汽車，其通過蓄電池和內燃機作為驅動裝置的動力源，分割了用電與用油的時間，增加了純電動車的續駛里程，又兼具了混合動力車的特點。
[0003]如圖1所示，動力系統包括動力電池系統1、超級電容系統2、接觸器7、接觸器8、功率二極管9、發電電機52、整車控制器6以及雙電機控制器51、驅動電機53和輔助電源系統4。
[0004]當發電電機52正常工作時，整車控制器6控制接觸器7與接觸器8閉合。由于功率二極管9反向截止，發電電機52產生的能量全部儲存至超級電容組21。當超級電容組21的電壓與動力電池組11電壓接近時，閉合接觸器7。動力電池系統I通過功率二極管9與超級電容系統2相連接，這就是雙電壓工作，其具有電池充放電流小、電容回收能量效率聞的優點。
[0005]當車輛制動時，由于功率二極管9反向截止，電制動回收能量全部回收到超級電容組21中，制動能量回收效率與使用純超級電容系統相同，實現了制動能量的高效回收。
[0006]當車輛驅動時，由于回收制動能量后超級電容組21的電壓高于動力電池組11的電壓，功率二極管9工作在截止狀態。此時，超級電容系統2為車輛驅動系統提供能量。當超級電容組21的電壓低于動力電池組11的電壓時,功率二極管9導通，動力電池系統I開始為車輛驅動系統提供能量。
[0007]但是在實際運行過程中，當增程式混合動力系統的發電系統不能正常工作時，為避免蓄電池對超級電容器進行短路充電的電流沖擊，整車控制器將控制斷開超級電容組。結果導致，當車輛驅動時，車輛僅能在動力電池組容量范圍內純電動模式運行，且當車輛制動時，電制動能量無法回收。
[0008]基于以上，當發電系統不能正常工作時，超級電容組被斷開，無法實現雙電壓工作。
【發明內容】
[0009]本發明所要解決的技術問題之一是需要提供一種增程式動力系統，該系統具有雙電壓存儲裝置，可以實現制動能量的高效回收。此外，還提供了一種在發電系統不能正常工作時，仍能使雙電壓工作實現的增程式動力系統的雙電壓保護方法。[0010]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種增程式動力系統，包括:動力電池組；超級電容組；分別與所述動力電池組和所述超級電容組電連接的第一接觸器和第二接觸器；功率二極管，其電性連接所述第一接觸器和所述第二接觸器；預充電回路，其電性連接所述功率二極管和所述第二接觸器；發電系統，其用于發電產生電能量；驅動系統，其用于驅動車輛及回饋制動能量；整車控制器，其在監測到所述發電系統發生故障、且所述超級電容組的電壓無法抬升時，控制所述第一接觸器、所述第二接觸器和所述預充電回路以實現所述動力電池組和所述超級電容組的雙電壓工作，從而實現所述驅動系統的回饋制動能量的回收。
[0011]在一個實施例中，所述預充電回路包括一電阻、與該電阻串聯的第三接觸器以及與該電阻和第三接觸器并聯的第四接觸器。
[0012]在一個實施例中，所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、所述超級電容組的電壓無法抬升時，控制所述第一接觸器、第二接觸器和第三接觸器閉合。
[0013]在一個實施例中，所述預充電回路還包括一溫度傳感器，其將采集到的關于所述預充電回路的溫度傳輸給所述整車控制器；所述整車控制器在監測到所述預充電回路的溫度超過設定值時，斷開所述第三接觸器。
[0014]在一個實施例中，所述整車控制器在監測到所述發電系統正常工作時，控制所述第三接觸器斷開以及控制所述第一接觸器、第二接觸器、第四接觸器閉合。
[0015]在一個實施例中，所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、且所述超級電容組的電壓被抬升至與所述動力電池組的電壓接近時，控制所述第三接觸器斷開以及控制所述第一接觸器、第二接觸器、第四接觸器閉合。
[0016]根據本發明的另一方法，還提供了一種增程式動力系統的雙電壓保護方法，所述增程式動力系統包括動力電池組、超級電容組、分別與所述動力電池組和所述超級電容組電連接的第一接觸器和第二接觸器、連接所述第一接觸器和所述第二接觸器的功率二極管、連接所述功率二極管和所述第二接觸器的預充電回路、發電系統、驅動系統和整車控制器，該保護方法包括:所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、且所述超級電容組的電壓無法抬升時，控制所述第一接觸器、所述第二接觸器和所述預充電回路以實現所述動力電池組和所述超級電容組的雙電壓工作，從而實現所述驅動系統的回饋制動能量的回收。
[0017]在一個實施例中，所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、所述超級電容組的電壓無法抬升時，控制所述第一接觸器、第二接觸器和所述預充電回路中的第三接觸器閉合，其中所述預充電回路包括一電阻、與該電阻串聯的第三接觸器以及與該電阻和第三接觸器并聯的第四接觸器。
[0018]在一個實施例中，所述整車控制器在監測到預充電回路的溫度超過設定值時，斷開所述第三接觸器。
[0019]在一個實施例中，所述整車控制器在監測到所述發電系統正常工作時，或所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、且所述超級電容組的電壓被抬升至與所述動力電池組的電壓接近時，控制所述第三接觸器斷開以及控制所述第一接觸器、第二接觸器、第四接觸器閉合。
[0020]與現有技術相比，本發明的一個或多個實施例可以具有如下優點:[0021]在增程式動力系統中，本發明采用預充電回路，在發電系統發生故障、超級電容組電壓無法抬升時，由整車控制器控制接通預充電回路，從而對超級電容組進行保護，保證了雙電壓工作，實現了任何工況下制動能量的高效回收。
[0022]本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例共同用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0024]圖1是現有技術的增程式電動車輛的動力系統的結構的示意圖；
[0025]圖2是根據本發明一實施例的增程式電動車輛的動力系統的結構的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，以下結合附圖對本發明作進一步地詳細說明。
[0027]圖2所示的是本發明一實施例的增程式電動車輛的動力系統的結構的示意圖。
[0028]如圖2所示，動力系統包括動力電池系統1、超級電容系統2、預充電回路3、接觸器7、接觸器8、功率二極管9、發電電機52、驅動電機53、輔助電源系統4、整車控制器6以及雙電機控制器51。
[0029]動力系統中的動力電池系統I包括動力電池組11與動力電池管理系統12，其中動力電池組11優選為電動汽車、電動列車、電動自行車、高爾夫球車提供動力的蓄電池。超級電容系統2包括超級電容組21與超級電容管理系統22，其中，超級電容組21用于提供車輛驅動能量，并且存儲所回收的車輛制動能量。接觸器7與接觸器8分別與動力電池系統I和超級電容系統2連接，并且功率二極管9電性連接接觸器7與接觸器8。預充電回路3，其電性連接功率二極管9和接觸器8。
[0030]在現有技術中，當檢測到發電電機52不能正常工作時，整車控制器6控制斷開接觸器8以保護超級電容組21，從而造成雙電壓平臺失效。這種保護措施使得當車輛驅動時，車輛僅能在動力電池組11容量范圍內以純電動模式運行；當車輛制動時，因接觸器8處于斷開狀態，且功率二極管9反向截止，電制動能量無法回收至超級電容組21。
[0031 ] 在本實施例中，整車控制器6在監測到發電電機52發生故障、且超級電容組21的電壓無法抬升時，控制所述接觸器7、接觸器8以及預充電回路3以實現動力電池組11和超級電容組21的雙電壓工作，從而實現驅動電機53的回饋制動能量的回收。
[0032]優選地，預充電回路3包括電阻31、與電阻31串聯的接觸器32以及與電阻31和接觸器32并聯的接觸器33。由整車控制器6控制接觸器7、接觸器8和接觸器32閉合。將預充電回路3的電阻31接入電路，動力電池組11通過電阻31對超級電容組21充電，從而避免動力電池組11對超級電容組21短路充電，當超級電容組21的電壓與動力電池組11的電壓接近時，動力電池組11停止對超級電容組21充電。
[0033]這樣，通過預充電回路3可以有效地避免動力電池組11對超級電容組21進行短路充電而引起的電流沖擊，起到保護超級電容組21的作用，從而使得動力系統在任何工況下都可以實現雙電壓工作。
[0034]在本實施例中，優選地，預充電回路3還包括溫度傳感器(未示出)，其將采集到的關于預充電回路3的溫度信息傳輸給整車控制器6。根據所采集的預充電回路3的溫度信息，由整車控制器6來控制預充電回路3的接觸器32、33。優選地，當整車控制器6監測到所采集的溫度信息超過設定值時，斷開預充電回路3的開關32，進而延長電阻31的使用壽命O
[0035]當發電電機52正常工作時，或整車控制器6在監測到發電電機52發生故障、且超級電容組21的電壓被抬升至與動力電池組11的電壓接近時，整車控制器6控制接觸器32打開、接觸器33、7和8閉合。當發電電機52不能正常工作時，整車控制器6控制預充電回路3的開關32閉合、開關33斷開，以便于正常接通超級電容系統2。由此可見，采用預充電回路3可以使得超級電容系統2在任何情況下均可以正常接通，從而實現了制動能量的高效回收。
[0036]另外，在整個動力系統中，雙電機控制器51用于實現驅動工況時的逆變，回饋制動、發電工況時的整流；驅動電機53用于驅動車輛和回饋制動能量；輔助電源系統4集成了直流變換電源、三相逆變電源，用于輔助動力系統工作。
[0037]下面將詳細說明實現增程式動力系統的雙電壓保護的方法。
[0038]首先，整車控制器6對動力系統進行監測，當其監測到發電電機52發生故障、超級電容組2的電壓無法抬升時，整車控制器6通過控制接觸器7、接觸器8和預充電回路3中的接觸器32閉合，將動力電池系統1、超級電容系統2與預充電回路3同時接入至動力系統中。由于預充電回路3的作用，該動力系統可以有效避免由動力電池組11對超級電容組21進行短路充電而引起的電流沖擊，起到保護超級電容組21的作用。
[0039]進一步，此時預充電回路電阻31接入電路，動力電池組11通過接入預充電電阻31對超級電容組21充電，從而避免動力電池組11對超級電容組21短路充電，直至超級電容組21的電壓被抬升至與動力電池組11的電壓接近。
[0040]然后，當整車控制器6在監測到發電電機52正常工作時，或整車控制器6在監測到發電電機52發生故障、且超級電容組21的電壓被抬升至與動力電池組11的電壓接近時，控制接觸器32斷開以及控制接觸器7、接觸器8、接觸器33閉合。
[0041]基于以上，發電電機52正常工作與否的情況下，增程式動力系統的動力電池組、超級電容組均能正常接通，雙電壓平臺儲能系統得到了保護。不會出現現有技術方案中當發電系統不能正常工作時，超級電容組被斷開，無法實現雙電壓工作的情況。從而實現了雙電壓保護。
[0042]此外，優選地，整車控制器6在監測到預充電回路3的溫度超過設定值時，斷開接觸器32，以延長電阻31的使用壽命。
[0043]綜上所述，在增程式動力系統中采用本發明的雙電壓平臺，當動力電池組對超級電容組短路充電時，通過整車控制器控制接通預充電回路，可以有效避免電流沖擊對超級電容組的破壞，從而保護了超級電容組，使得增程式動力系統的動力電池系統、超級電容系統均能正常接通。因此，動力系統的雙電壓平臺可以工作在任何工況下，保證了制動能量的高效回收，有效地提高了整車的節油率。[0044]以上所述，僅為本發明的具體實施案例，本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術的技術人員在本發明所述的技術規范內，對本發明的修改或替換，都應在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種增程式動力系統，包括: 動力電池組； 超級電容組； 分別與所述動力電池組和所述超級電容組電連接的第一接觸器和第二接觸器； 功率二極管，其電性連接所述第一接觸器和所述第二接觸器； 預充電回路，其電性連接所述功率二極管和所述第二接觸器； 發電系統，其用于發電產生電能量； 驅動系統，其用于驅動車輛及回饋制動能量； 整車控制器，其在監測到所述發電系統發生故障、且所述超級電容組的電壓無法抬升時，控制所述第一接觸器、所述第二接觸器和所述預充電回路以實現所述動力電池組和所述超級電容組的雙電壓工作，從而實現所述驅動系統的回饋制動能量的回收。
2.根據權利要求1所述的增程式動力系統，其特征在于，所述預充電回路包括一電阻、與該電阻串聯的第三接觸器以及與該電阻和第三接觸器并聯的第四接觸器。
3.根據權利要求2所述的增程式動力系統，其特征在于，所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、所述超級電容組的電壓無法抬升時，控制所述第一接觸器、第二接觸器和第三接觸器閉合。
4.根據權利要求3所述的增程式動力系統，其特征在于，所述預充電回路還包括一溫度傳感器，其將采集到的關于所述預充電回路的溫度傳輸給所述整車控制器； 所述整車控制器在監測到所述預充電回路的溫度超過設定值時，斷開所述第三接觸器。
5.根據權利要求4所述的增程式動力系統，其特征在于，所述整車控制器在監測到所述發電系統正常工作時，控制所述第三接觸器斷開以及控制所述第一接觸器、第二接觸器、第四接觸器閉合。
6.根據權利要求4所述的增程式動力系統，其特征在于， 所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、且所述超級電容組的電壓被抬升至與所述動力電池組的電壓接近時，控制所述第三接觸器斷開以及控制所述第一接觸器、第二接觸器、第四接觸器閉合。
7.一種增程式動力系統的雙電壓保護方法，所述增程式動力系統包括動力電池組、超級電容組、分別與所述動力電池組和所述超級電容組電連接的第一接觸器和第二接觸器、連接所述第一接觸器和所述第二接觸器的功率二極管、連接所述功率二極管和所述第二接觸器的預充電回路、發電系統、驅動系統和整車控制器，該保護方法包括: 所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、且所述超級電容組的電壓無法抬升時，控制所述第一接觸器、所述第二接觸器和所述預充電回路以實現所述動力電池組和所述超級電容組的雙電壓工作，從而實現所述驅動系統的回饋制動能量的回收。
8.根據權利要求7所述的雙電壓保護方法，其特征在于， 所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、所述超級電容組的電壓無法抬升時，控制所述第一接觸器、第二接觸器和所述預充電回路中的第三接觸器閉合，其中所述預充電回路包括一電阻、與該電阻串聯的第三接觸器以及與該電阻和第三接觸器并聯的第四接觸器。
9.根據權利要求8所述的雙電壓保護方法，其特征在于， 所述整車控制器在監測到所述預充電回路的溫度超過設定值時，斷開所述第三接觸器。
10.根據權利要求9所述的雙電壓保護方法，其特征在于， 所述整車控制器在監測到所述發電系統正常工作時，或所述整車控制器在監測到所述發電系統發生故障、且所述超級電容組的電壓被抬升至與所述動力電池組的電壓接近時，控制所述第三接觸器斷開以及控制所述第一接觸器、第二接觸器、第四接觸器閉合。
【文檔編號】B60L11/18GK103481785SQ201310438445
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月24日 優先權日:2013年9月24日
【發明者】譚志紅, 張群政, 呂永賓, 陳亮, 王雙娥, 汪帆 申請人:湖南南車時代電動汽車股份有限公司