一种重型卡车的混合动力系统以及控制方法与流程

本发明涉及新能源商用车技术领域，具体涉及一种重型卡车的混合动力系统以及控制方法。

背景技术：

由于日益严格的排出气体法规和车辆所有者降低操作成本的需求，关于机动车辆的燃料消耗和污染物排放对所述机动车辆作出了越来越高的要求，同时期望实现较高程度的驾驶舒适性。为了实现该目的，从实践中已知给机动车辆配备自动停止/启动设备，借助于其，内燃机可在预定状态下自动地停用和启动。因此，内燃机例如在不需要驱动力时(例如，在交通灯处停止时)自动地停用。一旦又需要驱动力，即，当交通灯变"绿"且驾驶员操作加速踏板时，车辆借助于电动机重新启动，车辆的燃料消耗可以以此方式减少。

目前，现有的具有混动重型卡车的自重重，混动产生的效果并不是十分明显，节能减排效果不明显。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种节能减排效果更明显，同时结构更简单的重型卡车的混合动力系统以及控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：

一种重型卡车的混合动力系统，包括电源模块、整车控制器模块、变速模块、发动机和发电电动机；

所述电源模块包括电源管理器和蓄电池，所述电源管理器与蓄电池电性连接；所述电源管理器内具有逆变器组件；

所述电源管理器分别与整车控制器模块、变速模块、发动机和发电电动机电性连接；所述整车控制器模块分别与变速模块和发动机电性连接；

所述变速模块包括第一离合器、第二离合器和变速箱，所述发动机通过第一离合器与变速箱连接；

所述发动机包括飞轮，所述发电电动机上具有与飞轮啮合的齿轮，所述发电电动机通过第二离合器分别与飞轮、变速箱连接。

为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：

一种使用上述的重型卡车的混合动力系统的控制方法，所述整车控制器模块通过电源管理器获取蓄电池信息并判断，包括：

起步时，电量充足时，由发电电动机驱动；电量不足时，由发动机驱动；

当发动机需要启动时，通过发电电动机通过第一离合器带动发电电动机轴上的齿轮与飞轮啮合，带动飞轮转动从而启动发动机；

当整车需要提升输出效率时，电量充足时，发动机、发电电动机通过驱动；电量不足时，由发动机驱动；

当整车处于在平稳工况时，当电量充足时，由发电电动机和/或发动机驱动；

当整车处于在怠速运行时，电量充足时，由发电电动机驱动；

当整车处于在制动时，发电电动机处于发电状态，通过第二离合器与变速器配合，将车辆的动能通过变速箱、第二离合器带动发电电动机进行发电；

所述电量不足时，当整车处于在平稳工况时和当整车处于在怠速运行时，通过发动机进行驱动，同时带动发电电动机进行发电。

本发明的有益效果在于：通过使用发电电动机，既可以作发电机使用，又可作为电动机使用的电机设备，能够实现电机体积的减小，减低车辆的重量，并且能够在制动等情况下，能够通过变速箱带动发电电动机进行能够的吸收，同时通过在电源管理器内的逆变器组件，能够实现动能回收；通过所述发动机和发电电动机的分别通过第一离合器和第二离合器的设置，能够实现动力输入，能够实现纯电工况行驶、发动机直驱配合电动机助力以及能量回收等功能；通过发电电动机，能够简化整体结构，无需传动混动系统中的同时需要发电机与电动机同时存在，通过发电电动机为发动机提供启动功能，简化发动机结构，进一步减低油耗；通过工作时，将发动机处于一个相对较为稳定情况，避免频繁的给油和断油造成发动机寿命缩短，燃油燃烧不彻底，增加固体颗粒物的排放等问题。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的一种重型卡车的混合动力系统的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式的一种重型卡车结构示意图；

图3为本发明具体实施方式的一种重型卡车的底盘结构示意图；

标号说明：1、蓄电池。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1，一种重型卡车的混合动力系统，包括电源模块、整车控制器模块、变速模块、发动机和发电电动机；

所述电源模块包括电源管理器和蓄电池1，所述电源管理器与蓄电池电性连接；所述电源管理器内具有逆变器组件；

所述电源管理器分别与整车控制器模块、变速模块、发动机和发电电动机电性连接；所述整车控制器模块分别与变速模块和发动机电性连接；

所述变速模块包括第一离合器、第二离合器和变速箱，所述发动机通过第一离合器与变速箱连接；

所述发动机包括飞轮，所述发电电动机上具有与飞轮啮合的齿轮，所述发电电动机通过第二离合器分别与飞轮、变速箱连接。

从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过使用发电电动机，既可以作发电机使用，又可作为电动机使用的电机设备，能够实现电机体积的减小，减低车辆的重量，并且能够在制动等情况下，能够通过变速箱带动发电电动机进行能够的吸收，同时通过在电源管理器内的逆变器组件，能够实现动能回收；通过所述发动机和发电电动机的分别通过第一离合器和第二离合器的设置，能够实现动力输入，能够实现纯电工况行驶、发动机直驱配合电动机助力以及能量回收等功能；通过发电电动机，能够简化整体结构，无需传动混动系统中的同时需要发电机与电动机同时存在，通过发电电动机为发动机提供启动功能，简化发动机结构，进一步减低油耗；通过工作时，将发动机处于一个相对较为稳定情况，避免频繁的给油和断油造成发动机寿命缩短，燃油燃烧不彻底，增加固体颗粒物的排放等问题。

进一步的，还包括冷却模块，所述冷却模块包括风冷组件、水冷组件、温度控制器和传感器，所述温度控制器与传感器电性连接；

所述发动机、发电电动机、变速箱和蓄电池上分别设置有温度传感器；

所述风冷组件包括风机、总管和分管，所述发动机、发电电动机、变速箱和蓄电池上设置有分管，所述分管与总管连通，所述分管与总管之间设置有流量阀；所述风机位于总管内，所述总管的进气端上具有过滤网；

所述水冷组件包括散热箱、热交换管道和分别设置在发动机、发电电动机、变速箱和蓄电池上的次级水冷循环组件，所述次级水冷循环组件包括水泵；所述次级水冷循环组件通过热交换管道与散热箱循环连接。

从上述描述可知，通过每个部件的独立散热，能够控制每个部件保持在最佳的温度区间进行工作，进而提升工作效率。

进一步的，所述流量阀为电磁阀，所述流量阀、风机分别与电源管理器电性连接，所述温度控制器通过传感器的数据控制电磁阀的开度、风机的转速和水泵的转速。

进一步的，所述蓄电池有多组，多组所述蓄电池设置在重型卡车的前后两端的底盘上。

从上述描述可知，通过将多组所述蓄电池设置在重型卡车的前后两端的底盘上，通过配重，能够降低重心的同时，由于受力均匀能够降低油耗。

进一步的，所述蓄电池的外表面上设置有绝热层，所述绝热层外具有加强层。

从上述描述可知，通过绝热层的设置，能够使得蓄电池与外界的隔离，从而避免外界温度影响蓄电池的性能，尤其是冬季；通过加强层，能够实现对绝热层以及内部蓄电池的保护，避免高速行驶过程中因为飞沙走石在高速的情况下击穿蓄电池进而导致起火等一系列的问题。

进一步的，所述蓄电池具有最低电量不低于总电量的5%。

从上述描述可知，通过最低电量的设置，能够保证在最低电量依然能够拥有启动发动机的能量，避免车辆抛锚。

进一步的，所述电源模块还包括充电接口，所述充电接口与电源管理器电性连接。

从上述描述可知，通过充电接口的设置，能够实现外界能量的输入对蓄电池电量的补充。

一种使用上述的重型卡车的混合动力系统的控制方法，所述整车控制器模块通过电源管理器获取蓄电池信息并判断，包括：

起步时，电量充足时，由发电电动机驱动；电量不足时，由发动机驱动；

当发动机需要启动时，通过发电电动机通过第一离合器带动发电电动机轴上的齿轮与飞轮啮合，带动飞轮转动从而启动发动机；

当整车需要提升输出效率时，电量充足时，发动机、发电电动机通过驱动；电量不足时，由发动机驱动；

当整车处于在平稳工况时，当电量充足时，由发电电动机和/或发动机驱动；

当整车处于在怠速运行时，电量充足时，由发电电动机驱动；

当整车处于在制动时，发电电动机处于发电状态，通过第二离合器与变速器配合，将车辆的动能通过变速箱、第二离合器带动发电电动机进行发电；

所述电量不足时，当整车处于在平稳工况时和当整车处于在怠速运行时，通过发动机进行驱动，同时带动发电电动机进行发电。

进一步的，所述“发电”包括：通过发动机进行驱动，同时通过第二离合器通过飞轮与发电电动机轴上的齿轮啮合带动发电电动机进行发电，发出的电量通过电源管理器内的逆变器组件传递给蓄电池，实现充电，蓄电池临近充满时，发电电动机通过第二离合器实现同时与发动机、变速箱的脱离。

实施例一

一种重型卡车的混合动力系统，包括电源模块、整车控制器模块、变速模块、发动机和发电电动机；所述发电电动机为既可以作发电机使用，又可作为电动机使用的电机设备。

所述电源模块包括电源管理器和蓄电池，所述电源管理器与蓄电池电性连接；所述电源管理器内具有逆变器组件；

所述电源管理器分别与整车控制器模块、变速模块、发动机和发电电动机电性连接；所述整车控制器模块分别与变速模块和发动机电性连接；

所述变速模块包括第一离合器、第二离合器和变速箱，所述发动机通过第一离合器与变速箱连接；所述变速箱为双输入的变速箱；

所述发动机包括飞轮，所述发电电动机上具有与飞轮啮合的齿轮，所述发电电动机通过第二离合器分别与飞轮、变速箱连接。

还包括冷却模块，所述冷却模块包括风冷组件、水冷组件、温度控制器和传感器，所述温度控制器与传感器电性连接；

所述发动机、发电电动机、变速箱和蓄电池上分别设置有温度传感器；

所述风冷组件包括风机、总管和分管，所述发动机、发电电动机、变速箱和蓄电池上设置有分管，所述分管与总管连通，所述分管与总管之间设置有流量阀；所述风机位于总管内，所述总管的进气端上具有过滤网。

所述水冷组件包括散热箱、热交换管道和分别设置在发动机、发电电动机、变速箱和蓄电池上的次级水冷循环组件，所述次级水冷循环组件包括水泵；所述次级水冷循环组件通过热交换管道与散热箱循环连接。

所述流量阀为电磁阀，所述流量阀、风机分别与电源管理器电性连接，所述温度控制器通过传感器的数据控制电磁阀的开度、风机的转速和水泵的转速。

所述蓄电池有多组，多组所述蓄电池设置在重型卡车的前后两端的底盘上。

所述蓄电池的外表面上设置有绝热层，所述绝热层外具有加强层。

所述蓄电池具有最低电量为总电量的8%。

所述电源模块还包括充电接口，所述充电接口与电源管理器电性连接，所述充电接口设置在车辆的车壳上，所述充电接口上设置有保护盖。

实施例二

一种使用实施例一所述的重型卡车的混合动力系统的控制方法，所述整车控制器模块通过电源管理器获取蓄电池信息并判断，包括：

起步时，电量充足时，由发电电动机驱动；电量不足时，由发动机驱动；

当发动机需要启动时，通过发电电动机通过第一离合器带动发电电动机轴上的齿轮与飞轮啮合，带动飞轮转动从而启动发动机；

当整车需要提升输出效率时，电量充足时，发动机、发电电动机通过驱动；电量不足时，由发动机驱动；

当整车处于在平稳工况时，当电量充足时，由发电电动机和/或发动机驱动；

当整车处于在怠速运行时，电量充足时，由发电电动机驱动；

当整车处于在制动时，发电电动机处于发电状态，通过第二离合器与变速器配合，将车辆的动能通过变速箱、第二离合器带动发电电动机进行发电；

所述电量不足时，当整车处于在平稳工况时和当整车处于在怠速运行时，通过发动机进行驱动，同时带动发电电动机进行发电，通过发动机进行驱动，同时通过第二离合器通过飞轮与发电电动机轴上的齿轮啮合带动发电电动机进行发电，发出的电量通过电源管理器内的逆变器组件传递给蓄电池，实现充电，蓄电池临近充满时，发电电动机通过第二离合器实现同时与发动机、变速箱的脱离。

实施例三

一种使用实施例一所述的重型卡车的混合动力系统的控制方法，所述整车控制器模块通过电源管理器获取蓄电池信息并判断，包括：

起步时，电量充足时，由发电电动机通过第二离合器对变速箱直接驱动；电量不足时，由发动机通过第一离合器直接驱动变速箱；

当发动机需要启动时，通过发电电动机通过第一离合器带动发电电动机轴上的齿轮与飞轮啮合，带动飞轮转动从而启动发动机；

当整车需要提升输出效率时，电量充足时，发动机通过第一离合器输出，同时驱动发电电动机通过第二离合器进行助力；电量不足时，发电电动机通过第二离合器实现同时与发动机、变速箱的脱离；

当整车处于在平稳工况时，当电量充足时，由发电电动机和/或发动机直驱；

当整车处于在怠速运行时，电量充足时，由发电电动机驱动；

当整车处于在制动或者下坡的工况时，发电电动机处于发电状态，通过第二离合器与变速器配合，将车辆的动能通过变速箱、第二离合器带动发电电动机进行发电；

所述电量不足时，当整车处于在平稳工况时和当整车处于在怠速运行时，通过发动机进行驱动，同时通过第二离合器通过飞轮与发电电动机轴上的齿轮啮合带动发电电动机进行发电，发出的电量通过电源管理器内的逆变器组件传递给蓄电池，实现充电，蓄电池临近充满时，发电电动机通过第二离合器实现同时与发动机、变速箱的脱离。

综上所述，本发明提供的一种重型卡车的混合动力系统以及控制方法，通过使用发电电动机，既可以作发电机使用，又可作为电动机使用的电机设备，能够实现电机体积的减小，减低车辆的重量，并且能够在制动等情况下，能够通过变速箱带动发电电动机进行能够的吸收，同时通过在电源管理器内的逆变器组件，能够实现动能回收；通过所述发动机和发电电动机的分别通过第一离合器和第二离合器的设置，能够实现动力输入，能够实现纯电工况行驶、发动机直驱配合电动机助力以及能量回收等功能；通过发电电动机，能够简化整体结构，无需传动混动系统中的同时需要发电机与电动机同时存在，通过发电电动机为发动机提供启动功能，简化发动机结构，进一步减低油耗；通过工作时，将发动机处于一个相对较为稳定情况，避免频繁的给油和断油造成发动机寿命缩短，燃油燃烧不彻底，增加固体颗粒物的排放等问题。

通过每个部件的独立散热，能够控制每个部件保持在最佳的温度区间进行工作，进而提升工作效率。

通过将多组所述蓄电池设置在重型卡车的前后两端的底盘上，通过配重，能够降低重心的同时，由于受力均匀能够降低油耗。

通过绝热层的设置，能够使得蓄电池与外界的隔离，从而避免外界温度影响蓄电池的性能，尤其是冬季；通过加强层，能够实现对绝热层以及内部蓄电池的保护，避免高速行驶过程中因为飞沙走石在高速的情况下击穿蓄电池进而导致起火等一系列的问题。

通过最低电量的设置，能够保证在最低电量依然能够拥有启动发动机的能量，避免车辆抛锚。

通过充电接口的设置，能够实现外界能量的输入对蓄电池电量的补充。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。