[发明专利]增程式电动客车三能源动力系统及能量管理方法

权利要求书

1.一种增程式电动客车三能源动力系统的能量管理方法，其特征是：所述增程式电动客车三能源动力系统包括：增程器、太阳能光伏系统，所述的增程器包括发动机，所述的发动机通过连接轴与发电机连接，所述的发电机通过导线与发电机控制器连接，所述的发电机控制器分别与整车控制器、电机控制器、动力电池、超级电容系统连接，所述的动力电池分别与所述的太阳能光伏系统中的光伏控制器、所述的整车控制器、所述的超级电容系统连接，所述的光伏控制器通过导线分别与太阳能板、所述的整车控制器连接；

所述的电机控制器分别与所述的整车控制器、驱动电机连接，所述的驱动电机通过传动轴与驱动轮连接，所述的发动机通过管路与燃油箱连接，所述的动力电池分别与所述的电机控制器、所述的发电机控制器连接；

系统采用基于模型预测控制的功率输出控制策略，通过预判驾驶员的驾驶意图、综合考虑当前动力电池的情况以及车载发电系统的高效发电区域，利用车速、油门信号、刹车信号、电池荷电状态SOC、电池荷电状态变化值ΔSOC参数建立数学模型，通过预判车辆用电需求及当前动力电池的动态性能，智能的调整发电功率，实现对动力电池及超级电容系统大倍率放电及大电流脉冲充电的控制；

所述增程式电动客车三能源动力系统的能量管理方法包括如下步骤：

首先是将增程器、太阳能光伏系统、超级电容系统与动力电池并联，其中增程器为动力电池及超级电容系统充电，同时太阳能光伏系统也为动力电池及超级电容系统充电；正常情况下，动力电池为整车提供动力能源；急加速时，超级电容系统可为驱动电机提供瞬时能量；太阳能光伏系统长期为动力电池、超级电容系统充电；

当电池电量不足时，增程器开始工作，由发动机带动发电机发电，将燃油化学能转化为电能，并通过高压回路为动力电池、超级电容系统充电，同时为驱动电机提供电能；整个系统工作环节均由整车控制器的三能源动力集成单元控制软件在后台自动控制，不需要驾驶员人为的操作；

动力电池布置在电动客车车底左右两侧，与车厢实现防火及隔热隔离，可以在动力电池状态异常时，确保车上乘客有足够的安全空间，增程器主要布置在车厢后部，整车控制器、超级电容系统、光伏控制器均安装在高压设备仓，发动机、发电机以及相关的冷却系统辅助设备均安装在发动机仓，太阳能板安装在车顶，整体布局符合传统燃油车的布置方式，高压设备仓与旅客乘坐空间同样实现隔离，以保证乘客的安全；

整车控制器是增程式电动客车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、刹车踏板信号、档位信号，并做出相应判断，控制下层各控制器的动作，驱动汽车正常行驶，作为客车的指挥管理中心，整车控制器主要功能包括：驱动力矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN总线监控和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视，起着控制车辆运行的作用；

所述能量管理方法包括常规发电控制策略、用电高峰时控制策略和车辆加速、匀速和减速过程控制策略；

当常规发电时，发电机的发电功率为中间值P_m为：

P_m=（P_min+P_max）/2；

其中，P_min 和P_max分别为发电功率的最小值和最大值；

当用电高峰时，判断电池荷电状态SOC是否大于90%，若是，发电机停止工作，若否，计算一个周期时间内电池荷电状态变化值ΔSOC；

当一个周期时间内电池荷电状态变化值ΔSOC大于限定值A₁时，此时发电功率为：

P=P_m+ΔSOC*δ，其中δ为发电增量系数，保持当前发电状态15分钟后重复计算一个周期时间内电池荷电状态变化值ΔSOC；

当一个周期时间内电池荷电状态变化值ΔSOC小于限定值A₂时，此时发电功率为：

P=P_m+ΔSOC*β，其中，β为发电减量系数，保持当前发电状态15分钟后重复计算一个周期时间内电池荷电状态变化值ΔSOC；

当一个周期时间内电池荷电状态变化值ΔSOC介于限定值A₁和限定值A₂之间时，此时发电功率为中间值P_m；

当车辆加速、匀速和减速过程时，控制策略为：

通过刹车信号、档位信号、油门信号及车速判断次吃车辆在加速、匀速或是减速；

车辆加速时，发电功率瞬时调整至P_max，同时超级电容系统放电；

车辆匀速时，发电功率为中间值P_m；

车辆减速时，发电功率降低至P_min。