[发明专利]一种串联式混合动力系统及联网混合动力车辆能量管理方法

说明书

本发明提出一种串联式混合动力系统及其联网混合动力车辆能量管理方法。串联式混合动力系统包括发动机‑发电机组、整流模块、储能模块、驱动负载模块、联网功率预测模块和中央处理器。本发明的能量管理方法根据云端历史交通数据和实时交通数据等联网信息，预测未来道路的车辆行驶需求功率，并依据功率需求等级以及当前车辆行驶状态调节混合动力系统功率输出等级方式，通过合理调节发动机转速，进而调节发电机输出功率，满足系统使用要求。本发明通过结合预测的驱动功率，能够有效快速调节混合动力系统的输出功率等级，匹配车辆动力功率需求。

技术领域

本发明属于车辆联网驾驶能量管理技术领域，具体涉及一种串联式混合动力系统及其联网混合动力车辆能量管理方法。

背景技术

20世纪末至今，能源危机和环境污染已成为全世界亟需解决的热点问题，电动汽车技术日益被重视和研究。混合动力车辆兼具内燃机动力驱动系统和电气化驱动系统的特点，能够有效降低尾气排放和提高燃油经济性，且不受充电设施建设和电池续航的约束，是极具市场竞争力的技术。常见的混合动力系统拓扑结构包括串联式、并联式和混联式。其中，串联式结构中，发动机带动发电机进行发电，与电池输出的电能共同供给电动机驱动车辆行驶，由于动力传递的途径完全依靠电缆线，因此易于进行空间布置，可满足重型运输车辆的特殊使用需求，如大型客车、货车、装甲车辆等。

常见的串联式混合动力系统中，发动机维持在高效区定转速运行，带动发电机高效发电，发电机输出的交流电通过逆变装置整流调压为恒压直流电。由于逆变整流调压装置体积较大、成本较高，且维护较困难，增加了混合动力系统的控制难度以及制造成本。另一方面，发电系统过少参与车辆的驱动过程，导致车辆动力系统需要配置较大容量的电池组以匹配纯电行驶模式下的需求功率等级，这也相应增加了车辆混合动力系统的成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明提出一种串联式混合动力系统及其联网混合动力车辆能量管理方法，利用简单二极管整流装置取代复杂的电机逆变整流调压装置，同时解决如何通过调整发动机转速解决发电机输出功率跟随可控的技术问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提出一种串联式混合动力系统，该串联式混合动力系统包括发动机-发电机组、整流模块、储能模块、驱动负载模块、联网功率预测模块和中央处理器；其中，

发动机-发电机组中发动机曲轴通过联轴器连接发电机转子并带动发电机发电；发电机为永磁发电机；

整流模块包括整流二极管和缓冲滤波电容装置，用于将发电机产生的交流电整流成直流电，同时消除电压变化瞬间的尖峰；

储能模块用于输出能量供驱动负载模块工作，以及存储发电机输出的能量；储能模块最大输出功率低于发电机最大输出功率；当发电机输出功率功率超过车辆驱动功率需求时，电能回流至储能模块；当发电机输出功率低于车辆驱动功率需求时，由储能模块补充输出电能供驱动负载模块使用；

驱动负载模块用于通过驱动电机带动车辆行驶；

联网功率预测模块通过联网设备获得云端服务器中存储的道路交通信息，包括实时车流量信息、历史车流量信息、历史道路车辆密度信息；联网功率预测模块以时间为基准选取相对应的历史车流量信息、历史道路车辆密度信息，拟合得到车流量及对应道路车辆密度的相关性曲线，利用神经网络预测未来短时车流量及对应的道路车辆密度；通过相关性曲线结合预测的未来短时车流量及对应的道路车辆密度，估算未来短时行驶速度变化趋势，进而预测得到车辆未来短时行驶功率需求变化趋势；

中央处理器用于根据实时车速信息和预测的未来短时行驶功率需求，结合混合动力系统工作模式指令，调节发动机转速，进而改变发电机输出功率。

进一步地，联轴器为弹性联轴器、刚性连接结构或齿轮传动装置。

进一步地，发电机绕组形式为单相绕组或三相绕组形式。