增程式電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)及其能量控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種增程式電動(dòng)車(Range Extended Electric Vehicle, REEV)的動(dòng)力系統(tǒng)及其能量控制方法，特別是有關(guān)于一種應(yīng)用引擎及電池結(jié)合機(jī)電雙驅(qū)動(dòng)接口的車輛附件系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]如圖1所示為美國專利號(hào)US7954580揭示一種具有附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)11的電動(dòng)混合動(dòng)力系統(tǒng)10當(dāng)引擎12關(guān)閉時(shí)，以一個(gè)皮帶發(fā)電起動(dòng)(Belt-Alternator_Starter,BAS)系統(tǒng)13通過從動(dòng)皮帶輪14及許多飛輪(15，15’ )與皮帶16將扭力與能量傳至各附件系統(tǒng)(17，17’)，以確保其有辦法適當(dāng)?shù)倪\(yùn)作；當(dāng)引擎關(guān)閉不用時(shí)，可通過控制器18控制引擎進(jìn)氣與出氣閥門19的開關(guān)，降低皮帶發(fā)電起動(dòng)系統(tǒng)13帶動(dòng)附件系統(tǒng)(17，17’)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的阻力，以提升附件系統(tǒng)(17，17’)運(yùn)轉(zhuǎn)的效率的技術(shù)方案。
[0003]目前有關(guān)動(dòng)力混合系統(tǒng)的控制方式多以電池的電量為主要控制參考，當(dāng)電池電量充足時(shí)，其發(fā)電系統(tǒng)并不開啟，引擎為關(guān)閉狀態(tài)，而車上的附件系統(tǒng)皆由電動(dòng)馬達(dá)加以驅(qū)動(dòng)；待電池電量不足時(shí)才開啟引擎對(duì)電池系統(tǒng)充電，并將空調(diào)等部分的附件系統(tǒng)改由引擎驅(qū)動(dòng)。此種作法會(huì)使得引擎在長途行駛時(shí)經(jīng)歷數(shù)次的開啟與關(guān)閉，造成許多能源的浪費(fèi)?’另夕卜，電池系統(tǒng)在電量足夠的情況下，必須同時(shí)提供車輛行進(jìn)的動(dòng)力與附件系統(tǒng)的耗能需求，頻繁且大電流的充放電也對(duì)電池系統(tǒng)的壽命造成相當(dāng)大的影響。另外，引擎運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通?？梢皂槺闾峁┹o助剎車所需的真空，但是當(dāng)引擎停止時(shí)，必須另外使用真空泵提供剎車的輔助。真空泵必須持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，準(zhǔn)備隨時(shí)剎車所需的真空度，因此相當(dāng)耗電。車上若有水冷系統(tǒng)，同樣的也須以泵維持水流所需的壓力。當(dāng)引擎停止時(shí)，泵亦無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)?？偠灾嫠峁┑谋姸囝~外功能，在增程式電動(dòng)車上均需由馬達(dá)提供而無法切換動(dòng)力提供源，如此將增加相當(dāng)多的馬達(dá)數(shù)量與電力的快速消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種在增程式電動(dòng)車的附件系統(tǒng)的雙動(dòng)力切換系統(tǒng)，及其依照供電單元的電池殘電量與運(yùn)轉(zhuǎn)單元扭力輸出狀態(tài)而切換提供附件系統(tǒng)的動(dòng)力種類的動(dòng)力系統(tǒng)與其動(dòng)力控制方法。
[0005]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種增程式電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)，包含有運(yùn)轉(zhuǎn)單元、供電單元、驅(qū)動(dòng)單元、發(fā)電單元以及電子控制單元。運(yùn)轉(zhuǎn)單元用以輸出扭力。供電單元是提供電動(dòng)車電力。驅(qū)動(dòng)單元包含至少一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別包含機(jī)械驅(qū)動(dòng)接口及電力驅(qū)動(dòng)接口，且應(yīng)用每一個(gè)機(jī)械驅(qū)動(dòng)接口對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元離合器的方式，使該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過該驅(qū)動(dòng)單元離合器與該運(yùn)轉(zhuǎn)單元?jiǎng)幼髁B接或分離，該電力驅(qū)動(dòng)接口通過一繼電器與該供電單元電性連接或分離。發(fā)電單元是與供電單元電性連接，并通過一啟動(dòng)/發(fā)電離合器與運(yùn)轉(zhuǎn)單元?jiǎng)幼髁B接或分離，于同一時(shí)間，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是擇一驅(qū)動(dòng)接口運(yùn)作。電子控制單元是包含車輛狀態(tài)的監(jiān)控，且電性連接并控制該些驅(qū)動(dòng)單元離合器、啟動(dòng)/發(fā)電離合器及繼電器的運(yùn)作。
[0006]在上述一實(shí)施例中，前述驅(qū)動(dòng)單元包含空調(diào)系統(tǒng)、泵系統(tǒng)及其他的附件系統(tǒng)。該空調(diào)系統(tǒng)的該機(jī)械驅(qū)動(dòng)接口通過第一驅(qū)動(dòng)單元離合器與該運(yùn)轉(zhuǎn)單元連接動(dòng)作力連接或分離，該泵系統(tǒng)及該其他附件系統(tǒng)的該些機(jī)械驅(qū)動(dòng)接口通過一第二驅(qū)動(dòng)單元離合器與該運(yùn)轉(zhuǎn)單元連接動(dòng)作力連接或分離。
[0007]在上述一實(shí)施例中，該運(yùn)轉(zhuǎn)單元可為一引擎、該供電單元可為至少一電池系統(tǒng)、該發(fā)電單元可為一啟動(dòng)馬達(dá)發(fā)電機(jī)(I SG )、該動(dòng)力單元可為一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。
[0008]為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供的程式電動(dòng)車的能量控制方法，其步驟包含:預(yù)先提供前述的增程式電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)。再來，判斷電動(dòng)車一啟動(dòng)開關(guān)電門為通路狀態(tài)時(shí)，接合該啟動(dòng)/發(fā)電離合器。再發(fā)動(dòng)該發(fā)電單元以使該運(yùn)轉(zhuǎn)單元?jiǎng)幼?。以及，判斷?dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)單元無法提供輸出扭力時(shí)，接通該繼電器，并分離該些驅(qū)動(dòng)單元離合器和該啟動(dòng)/發(fā)電離合器；當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)單元可提供輸出扭力時(shí)，斷開該繼電器，并接合該些驅(qū)動(dòng)單元離合器和該啟動(dòng)/發(fā)電宦人興兩口名> O
[0009]在上述一實(shí)施例中，該發(fā)動(dòng)該發(fā)電單元以使該運(yùn)轉(zhuǎn)單元?jiǎng)幼鞯牟襟E前或后,更包含一接合該些驅(qū)動(dòng)單元離合器步驟。
[0010]在上述一實(shí)施例中，該發(fā)動(dòng)該發(fā)電單元以使該運(yùn)轉(zhuǎn)單元?jiǎng)幼鞯牟襟E前，更包含一將該繼電器斷開的步驟。
[0011 ] 在上述一實(shí)施例中，該電子控制單元可控制該些驅(qū)動(dòng)單元離合器中任一個(gè)獨(dú)立進(jìn)行分離或接合動(dòng)作。
[0012]在上述一實(shí)施例中，引擎的制動(dòng)比油耗是保持在300以下運(yùn)作的。
[0013]在上述一實(shí)施例中，更包含一判斷該電動(dòng)車一啟動(dòng)開關(guān)為斷路狀態(tài)時(shí)，斷開該繼電器并停止該運(yùn)轉(zhuǎn)單元?jiǎng)幼鞑襟E。
[0014]本發(fā)明的特點(diǎn)在于，本發(fā)明的動(dòng)力系統(tǒng)，運(yùn)轉(zhuǎn)單元(如引擎)維持在適當(dāng)且高效率范圍內(nèi)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，除了發(fā)電之外且提供所有的附件系統(tǒng)，包括空調(diào)系統(tǒng)、輔助剎車系統(tǒng)與水冷系統(tǒng)等的動(dòng)力需求，可大幅減少所需(較高功率)馬達(dá)的數(shù)量，亦可維持現(xiàn)有汽車附屬設(shè)備(附件系統(tǒng))的架構(gòu)與動(dòng)力的供應(yīng)，不論在安全方面或節(jié)能方面均有相當(dāng)大的助益。前述的控制方式采用引擎恒時(shí)運(yùn)作的控制策略，將引擎操作在較高的使用效率，直接驅(qū)動(dòng)空調(diào)、泵與其他附件系統(tǒng)，無需通過發(fā)電機(jī)將能量轉(zhuǎn)為電能存入電池系統(tǒng)，再通過電力驅(qū)動(dòng)附件系統(tǒng)，少了多次能量轉(zhuǎn)換的過程，更再次提升了能量的使用效率；此外，本發(fā)明同時(shí)解決了目前增程式電動(dòng)車在引擎停止運(yùn)作時(shí)，造成電池系統(tǒng)額外負(fù)擔(dān)的問題，可有效提升電池系統(tǒng)的使用壽命。
[0015]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
【附圖說明】
[0016]圖1是先前技術(shù)的電力混合系統(tǒng)的附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方塊圖；
[0017]圖2是本發(fā)明的增程式電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖；
[0018]圖3是本發(fā)明的增程式電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)包含驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)另一實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖；
[0019]圖4是本發(fā)明的增程式電動(dòng)車的能量控制方法實(shí)施例的流程圖；
[0020]圖5是本發(fā)明的增程式電動(dòng)車的能量控制方法實(shí)施例的判斷電動(dòng)車一啟動(dòng)開關(guān)為斷路狀態(tài)時(shí)的步驟流程圖；
[0021]圖6是本發(fā)明的引擎式運(yùn)轉(zhuǎn)單元的運(yùn)作效率圖。
[0022]其中，附圖標(biāo)記
[0023][先前技術(shù)部分]
[0024]10電動(dòng)混合動(dòng)力系統(tǒng)
[0025]11附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
[0026]12引擎
[0027]13皮帶發(fā)電起動(dòng)系統(tǒng)
[0028]14，14從動(dòng)皮帶輪
[0029]15，15，飛輪
[0030]16皮帶
[0031]17，17’附件系統(tǒng)
[0032]18控制器
[0033]19引擎進(jìn)氣與出氣閥門
[0034][本發(fā)明技術(shù)部分]
[0035]20運(yùn)轉(zhuǎn)單元
[0036]20a引擎
[0037]30供電單元
[0038]30a電池系統(tǒng)
[0039]40驅(qū)動(dòng)單元
[0040]40a, 40b, 40c驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
[0041]401a,401b,401c機(jī)械驅(qū)動(dòng)接口
[0042]4011a,4011b驅(qū)動(dòng)單元離合器
[0043]402a, 402b, 402c電力驅(qū)動(dòng)接口
[0044]403繼電器
[0045]41空調(diào)系統(tǒng)
[0046]411第一驅(qū)動(dòng)單元離合器
[0047]42泵系統(tǒng)
[0048]421第二驅(qū)動(dòng)單元離合器
[0049]43液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
[0050]50發(fā)電單元
[0051]50a啟動(dòng)馬達(dá)發(fā)電機(jī)
[0052]51啟動(dòng)/發(fā)電離合器
[0053]60動(dòng)力單元
[0054]60a驅(qū)動(dòng)馬達(dá)
[0055]61動(dòng)力離合器
[0056]62動(dòng)力輸出軸
[0057]70電子控制單元
[0058]P1，P2，P3運(yùn)作點(diǎn)
[0059]步驟SlO至步驟S40方法流程
【具體實(shí)施方式】
[0060]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，以更進(jìn)一步了解本發(fā)明的目的、方案及功效，但并非作為本發(fā)明所附權(quán)利要求保護(hù)范圍的限制。
[0061]首先請(qǐng)參照?qǐng)D2繪示的本發(fā)明的增程式電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖及圖3繪示的本發(fā)明的增程式電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)包含驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)另一實(shí)施例的系統(tǒng)方塊圖。本實(shí)施例的增程式電動(dòng)車的動(dòng)力系統(tǒng)，包含了有運(yùn)轉(zhuǎn)單元20、供電單元30、驅(qū)動(dòng)單元40、發(fā)電單元50、動(dòng)力單元60、電子控制單元70。
[0062]運(yùn)轉(zhuǎn)單元20 (可為一引擎20a，但不以此為限)，用以輸出扭力。供電單元30 (可為一電池系統(tǒng)30a，但不以此為限)，用以提供電動(dòng)車所需要的電力。驅(qū)動(dòng)單元40包含多個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(40a，40b，40c)(即附件系統(tǒng))中的至少一驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(40a、40b或40c)，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(40a、40b或40c)分別對(duì)應(yīng)包含有一機(jī)械驅(qū)動(dòng)接口(401a、401b或401c)及一電力驅(qū)動(dòng)接口(402a、402b或402c)，以在同一時(shí)間擇一來驅(qū)使驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(40a、40b或40c)運(yùn)作其各自功能，其以每一個(gè)機(jī)械驅(qū)動(dòng)接口(401a、401b或401c)包含一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元離合器(4011a,4011b)及/或多個(gè)機(jī)械驅(qū)動(dòng)接口(401a，401b，401c)對(duì)應(yīng)一個(gè)驅(qū)動(dòng)單元離合器(4011a或4011b)的方式，使該些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(40a，40b，40c)通過該些驅(qū)動(dòng)單元離合器(4011a，4011b)與該運(yùn)轉(zhuǎn)單元20動(dòng)作力上的連接或分離，該電力驅(qū)動(dòng)接口 402乃通過一繼電器403而與該供電單元30電性連接或分離。發(fā)電單元50 (可為啟動(dòng)馬達(dá)發(fā)電機(jī)(Integrated StarterGenerator, ISG) 50a,但不以此為限),其是與該供電單元30電性連接，并通過一啟動(dòng)/發(fā)電離合器51與該運(yùn)轉(zhuǎn)單元20動(dòng)作力連接或分離。動(dòng)力單元60 (可為一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)60a),是通過一動(dòng)力離合器61與該電動(dòng)車的一動(dòng)力輸出軸62動(dòng)作力連接或分離。電子控制單兀(Electronic Control Unit，ECU) 70，是用以對(duì)車輛狀態(tài)的監(jiān)控，且電性連接該些驅(qū)動(dòng)單元離合器(4011a，4011b)、啟動(dòng)/發(fā)電離合器51、動(dòng)力離合器61及繼電器403，以進(jìn)行控制。
[0063]詳細(xì)言之，在一實(shí)施例中，該驅(qū)動(dòng)單元40可包含多個(gè)附件系統(tǒng)，如空調(diào)系統(tǒng)41、泵系統(tǒng)42及液壓動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)43等附件系統(tǒng)。而該空調(diào)系統(tǒng)41的該機(jī)械驅(qū)動(dòng)接口 401a是通過一第一驅(qū)動(dòng)單元離合器(第一附件離合