一种混合动力汽车智能补电装置及补电方法与流程

1.本发明属于新能源汽车技术领域，特别涉及一种混合动力汽车智能补电装置及补电方法。


背景技术：

2.随着能源危机日益严峻及人类环保意识的不断增强，传统燃油汽车正面临着严峻的挑战，混合动力汽车作为传统内燃机与纯电动汽车的过渡产品，是目前解决能源危机与环境污染等问题的最切合实际的技术路线。混合动力系统主要由发动机、电动机和动力电池等组成，发动机的特性在低速大扭矩时燃油消耗率较大，针对发动机特性如何最大效率对动力电池组进行补电，是当下急需要解决的问题。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明提出一种混合动力汽车智能补电装置及补电方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种混合动力汽车智能补电装置，包括强电模块、弱电模块、动力电池、发动机和混动箱；
6.所述强电模块分别与动力电池和混动箱通过强电连接；
7.所述弱电模块分别与动力电池、发动机和混动箱通过弱电连接；
8.所述弱电模块与强电模块通过弱电连接；
9.所述弱电模块包括整车控制器，所述整车控制器用于根据动力电池的剩余电量切换工作模式。
10.优选地，所述弱电模块还包括车身电子稳定系统、电池管理系统、变速箱控制器和发动机控制器；
11.所述电池管理系统与动力电池连接；
12.所述变速箱控制器一端与电池管理系统通过弱电连接，另一端与混动箱通过弱电连接；
13.所述发动机控制器一端与电池管理系统通过弱电连接，另一端与发动机通过弱电连接；
14.所述整车控制器与电池管理系统通过弱电连接；
15.所述车身电子稳定系统与电池管理系统通过弱电连接。
16.优选地，所述弱电模块还包括加速踏板、制动踏板、屏幕、车联网系统和组合仪表模块；
17.所述加速踏板和制动踏板均与整车控制器通过弱电连接；
18.所述屏幕、车联网系统和组合仪表模块均与电池管理系统通过弱电连接。
19.优选地，所述强电模块包括充电系统、电动空调和双电机控制器；
20.所述充电系统和电动空调均与动力电池通过强电连接；
21.所述双电机控制器一端与动力电池通过强电连接，另一端与混动箱通过强电连接。
22.优选地，所述双电机控制器还与电池管理系统通过弱电连接。
23.一种混合动力汽车智能补电装置的补电方法，包括以下步骤：
24.设置导航的目的地；
25.整车控制器基于动力电池的剩余电量切换工作模式；
26.基于调整好的工作模式行驶至目的地。
27.优选地，所述工作模式包括并联驱动模式、串联增程模式和纯电模式。
28.优选地，切换所述工作模式至燃油模式，包括：
29.当动力电池剩余电量≤20％时，切换至并联驱动模式；
30.在并联驱动模式中，发动机和混动箱均用于驱动汽车行驶。
31.优选地，当20％＜动力电池剩余电量＜80％时，切换至串联增程模式；
32.在串联增程模式中，发动机用于发电，混动箱用于通过内部电机驱动汽车行驶；
33.其中，当行驶速度≤50km/h时，发动机的扭矩为第一扭矩；
34.当50km/h＜行驶速度≤80km/h时，发动机的扭矩为第二扭矩；
35.当行驶速度＞80km/h时，发动机的扭矩为第三扭矩。
36.优选地，当动力电池剩余电量≥80％时，切换至纯电模式；
37.在纯电模式中，混动箱用于通过内部电机驱动汽车行驶。
38.本发明的有益效果：
39.1、本发明的混合动力汽车智能补电装置包括电池管理系统(bms)实时反馈电池电量信息，智能大屏(rrm)提供导航、路况信息、模式选择等，车身电子稳定系统(esp)提供车速信号，发动机控制器(ems)，整车控制器(hcu)根据车速需求进行扭矩分配，并根据当前电量状态及路况动态调整目标电量soc，以达到整个行驶过程中的最佳经济效果；
40.2、本发明基于动力电池的剩余电量改变发动机的工作状态，不断切换工作模式，有效的提高了混联式混合动力汽车燃油经济性，一定程度延长了电池使用寿命。
41.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1示出了本发明的一种混合动力汽车智能补电装置图；
44.图2示出了本发明的一种混合动力汽车智能补电方法流程图；
45.图3示出了本发明的发动机的万有特性曲线图。
46.图中：1、车身电子稳定系统；2、整车控制器；3、加速踏板；4、制动踏板；5、动力电池；6、电池管理系统；7、屏幕；8、车联网系统；9、组合仪表模块；10、充电系统；11、电动空调；
12、双电机控制器；13、变速箱控制器；14、发动机控制器；15、发动机；16、混动箱。
具体实施方式
47.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
48.一种混合动力汽车智能补电装置，如图1所示，包括强电模块、弱电模块、动力电池5、发动机15和混动箱(dht)16；其中强电模块分别与动力电池5和混动箱16通过强电连接；弱电模块分别与动力电池5、发动机15和混动箱16通过弱电连接；弱电模块与强电模块通过弱电连接；弱电模块包括整车控制器(hcu)2，整车控制器2用于根据动力电池5的剩余电量切换工作模式。
49.需要说明的是，从图1中可知，混动箱16安装在汽车的车轴上，混动箱16可以驱动车轴转动，然后发动机15可以对混动箱16起到辅助驱动的作用。
50.进一步地，在图1中，弱电模块还包括车身电子稳定系统(esp)1、电池管理系统(bms)6、变速箱控制器(tcu)13和发动机控制器(ems)14；其中电池管理系统6与动力电池5连接，用于对动力电池5的电量进行监测；变速箱控制器13一端与电池管理系统6通过弱电连接，另一端与混动箱16通过弱电连接，其中变速箱控制器13通电后可以对混动箱16进行变速调节；发动机控制器14一端与电池管理系统6通过弱电连接，另一端与发动机15通过弱电连接；整车控制器2与电池管理系统6通过弱电连接，从而使整车控制器2通电；车身电子稳定系统1与电池管理系统6通过弱电连接，其中车身电子稳定系统1可以对汽车的速度进行监测。另外，弱电模块还包括加速踏板3、制动踏板4、屏幕(rrm)7、车联网系统(tbox)8和组合仪表模块(icm)9；加速踏板3和制动踏板4均与整车控制器2通过弱电连接；屏幕7、车联网系统8和组合仪表模块9均与电池管理系统6通过弱电连接。
51.进一步地，在图1中，强电模块包括充电系统10、电动空调11和双电机控制器12；充电系统10和电动空调11均与动力电池5通过强电连接，双电机控制器12一端与动力电池5通过强电连接，另一端与混动箱16通过强电连接，而且双电机控制器12还与电池管理系统6通过弱电连接。
52.需要说明的是，发动机15与混动箱16通过机械传动连接，通过湿式离合器进行分离；动力电池5通过mcu与dht内部双电机(em1和em2)进行强电连接，动力电池5通过充电系统(cdu)10与电动空调11进行强电连接，cdu主要由三种功能，一是通过内部dc/dc为低压电器提供电源，二是进行高压配电，三是作为作为车载充电机，使动力电池5快速充满电，图1中cdu连接有插头，便于连接外部电源；整车控制器2与发动机控制器14、变速箱控制器13、电池管理系统6、屏幕7、车联网系统8、车身电子稳定系统1、组合仪表模块9等进行弱电连接，实现信息的交互。
53.一种混合动力汽车智能补电方法，包括以下步骤：
54.s1：设置导航的目的地；
55.s2：整车控制器2基于动力电池5的剩余电量切换工作模式，具体包括并联驱动模式、串联增程模式和纯电模式；
56.在步骤s2中，各模式的区别在于发动机15的工作状态变化，具体地，如图2所示，切换工作模式至燃油模式，包括：
57.当动力电池5剩余电量≤20％时，切换至并联驱动模式；
58.在并联驱动模式中，发动机15和混动箱16均用于驱动汽车行驶。
59.另外，当20％＜动力电池5剩余电量＜80％时，切换至串联增程模式；
60.在串联增程模式中，发动机15用于发电，其产生的电量可以对动力电池5进行充电，还可以对混动箱16进行供电，或者对汽车的其他模块进行供电，同时混动箱16内部的电机进行工作，驱动汽车行驶。另外，混动箱16内部的电机标记为em1,和em2，其中em1的参数为：55kw/160nm，em2的参数为：70kw/155nm。
61.如图3所示，为发动机15的万有特性曲线图，左侧纵坐标是发动机15的输出扭矩，横坐标是发动机15转速。工作点一、二和三分别对应了在发动机15在万有特性曲线图中的油耗。而且工作点一和工作点二对应的圈是指最小的燃油经济性，然后往外扩散，在工作点三之后逐渐达到燃油经济区。具体地，当行驶速度≤50km/h时，发动机15的扭矩为第一扭矩，对应图3中的工作点一；当50km/h＜行驶速度≤80km/h时，发动机15的扭矩为第二扭矩，对应图3中的工作点二；当行驶速度＞80km/h时，发动机15的扭矩为第三扭矩，对应图3中的工作点三。
62.需要说明的是，从图3中可知，第一扭矩、第二扭矩和第三扭矩是依次增大的，其中第三扭矩处于燃油经济区，可以保护电池，节约燃油开支。
63.另外，当动力电池5剩余电量≥80％时，切换至纯电模式；
64.在纯电模式中，混动箱16用于驱动汽车行驶。
65.s3：基于调整好的工作模式行驶至目的地。
66.需要说明的是，bms将当前电池的soc值反馈给hcu，hcu根据soc值判断进入混动模式，当电池电量处于20％＜soc＜80％时，进入串联增程模式，发动机15参与发电；车身电子稳定系统1将采集的当前车速反馈给整车控制器2，整车控制器2根据车速，要求发动机控制器14控制发动机15的转速扭矩，使发动机15在燃油消耗值最佳经济区工作；当车速v≤50km/h，发动机15在工作点1工作；当车速在50km/h＜v＜80km/h时，发动机15在工作点2工作；当车速v≥80km/h，发动机15在工作点3工作。
67.当soc≤20％或整车功率需求较大时，进入并联驱动模式，hcu要求发动机15参与驱动；当soc≥80％，进入纯电模式，纯电行驶，发动机15不工作，动力电池5给混动箱16供电，使混动箱16通过内部电机驱动汽车行驶。
68.混动联式混合动力汽车补电的策略主要围绕发动机15特性和电池特性开展，在串联增程模式下，使发动机15长期处于燃油消耗值最佳经济区工作；soc≤20％时发动机15做为主驱，不建议长期使用，燃油经济性不佳，对电池寿命都有一定影响；出于对电池寿命考虑soc≥80％时，不建议进行补电；本发明有效的提高了混联式混合动力汽车燃油经济性，一定程度延长了电池使用寿命。
69.需要进一步说明的是，当整车的功率需求较大时，汽车也会自动切入并联驱动模式或串联增程模式，例如当汽车爬坡或者加速时，由于扭矩提高或者输出功率提高，发动机15会与混动箱16一起并联驱动。
70.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理
解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种混合动力汽车智能补电装置，其特征在于，包括强电模块、弱电模块、动力电池(5)、发动机(15)和混动箱(16)；所述强电模块分别与动力电池(5)和混动箱(16)通过强电连接；所述弱电模块分别与动力电池(5)、发动机(15)和混动箱(16)通过弱电连接；所述弱电模块与强电模块通过弱电连接；所述弱电模块包括整车控制器(2)，所述整车控制器(2)用于根据动力电池(5)的剩余电量切换工作模式。2.根据权利要求1所述的一种混合动力汽车智能补电装置，其特征在于，所述弱电模块还包括车身电子稳定系统(1)、电池管理系统(6)、变速箱控制器(13)和发动机控制器(14)；所述电池管理系统(6)与动力电池(5)连接；所述变速箱控制器(13)一端与电池管理系统(6)通过弱电连接，另一端与混动箱(16)通过弱电连接；所述发动机控制器(14)一端与电池管理系统(6)通过弱电连接，另一端与发动机(15)通过弱电连接；所述整车控制器(2)与电池管理系统(6)通过弱电连接；所述车身电子稳定系统(1)与电池管理系统(6)通过弱电连接。3.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车智能补电装置，其特征在于，所述弱电模块还包括加速踏板(3)、制动踏板(4)、屏幕(7)、车联网系统(8)和组合仪表模块(9)；所述加速踏板(3)和制动踏板(4)均与整车控制器(2)通过弱电连接；所述屏幕(7)、车联网系统(8)和组合仪表模块(9)均与电池管理系统(6)通过弱电连接。4.根据权利要求2所述的一种混合动力汽车智能补电装置，其特征在于，所述强电模块包括充电系统(10)、电动空调(11)和双电机控制器(12)；所述充电系统(10)和电动空调(11)均与动力电池(5)通过强电连接；所述双电机控制器(12)一端与动力电池(5)通过强电连接，另一端与混动箱(16)通过强电连接。5.根据权利要求4所述的一种混合动力汽车智能补电装置，其特征在于，所述双电机控制器(12)还与电池管理系统(6)通过弱电连接。6.根据权利要求1-5任一项所述的一种混合动力汽车智能补电装置的补电方法，其特征在于，包括以下步骤：设置导航的目的地；整车控制器(2)基于动力电池(5)的剩余电量切换工作模式；基于调整好的工作模式行驶至目的地。7.根据权利要求6所述的一种混合动力汽车智能补电装置的补电方法，其特征在于，所述工作模式包括并联驱动模式、串联增程模式和纯电模式。8.根据权利要求7所述的一种混合动力汽车智能补电装置的补电方法，其特征在于，切换所述工作模式至燃油模式，包括：当动力电池剩余电量≤20％时，切换至并联驱动模式；在并联驱动模式中，发动机(15)和混动箱(16)均用于驱动汽车行驶。
9.根据权利要求7所述的一种混合动力汽车智能补电装置的补电方法，其特征在于，当20％＜动力电池剩余电量＜80％时，切换至串联增程模式；在串联增程模式中，发动机(15)用于发电，混动箱(16)用于通过内部电机驱动汽车行驶；其中，当行驶速度≤50km/h时，发动机(15)的扭矩为第一扭矩；当50km/h＜行驶速度≤80km/h时，发动机(15)的扭矩为第二扭矩；当行驶速度＞80km/h时，发动机(15)的扭矩为第三扭矩。10.根据权利要求7所述的一种混合动力汽车智能补电装置的补电方法，其特征在于，当动力电池剩余电量≥80％时，切换至纯电模式；在纯电模式中，混动箱(16)用于通过内部电机驱动汽车行驶。

技术总结
本发明提供了一种混合动力汽车智能补电装置及补电方法，包括强电模块、弱电模块、动力电池、发动机和混动箱；强电模块分别与动力电池和混动箱通过强电连接；弱电模块分别与动力电池、发动机和混动箱通过弱电连接；弱电模块与强电模块通过弱电连接；弱电模块包括整车控制器，整车控制器用于根据动力电池的剩余电量切换工作模式。本发明的混合动力汽车智能补电装置包括电池管理系统实时反馈电池电量信息，智能大屏提供导航、路况信息、模式选择等，车身电子稳定系统提供车速信号，发动机控制器，整车控制器根据车速需求进行扭矩分配，并根据当前电量状态及路况动态调整目标电量SOC，以达到整个行驶过程中的最佳经济效果。到整个行驶过程中的最佳经济效果。到整个行驶过程中的最佳经济效果。


技术研发人员：李慧颖 张胜 李涛 胡俊军 徐辉
受保护的技术使用者：奇瑞商用车（安徽）有限公司
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/7/4