增程式电动车的动力系统及其能量控制方法
【技术领域】
[0001]本发明是有关于一种增程式电动车(Range Extended Electric Vehicle, REEV)的动力系统及其能量控制方法，特别是有关于一种应用引擎及电池结合机电双驱动接口的车辆附件系统的动力系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]如图1所示为美国专利号US7954580揭示一种具有附件驱动系统11的电动混合动力系统10当引擎12关闭时，以一个皮带发电起动(Belt-Alternator_Starter,BAS)系统13通过从动皮带轮14及许多飞轮(15，15’ )与皮带16将扭力与能量传至各附件系统(17，17’)，以确保其有办法适当的运作；当引擎关闭不用时，可通过控制器18控制引擎进气与出气阀门19的开关，降低皮带发电起动系统13带动附件系统(17，17’)运转时的阻力，以提升附件系统(17，17’)运转的效率的技术方案。
[0003]目前有关动力混合系统的控制方式多以电池的电量为主要控制参考，当电池电量充足时，其发电系统并不开启，引擎为关闭状态，而车上的附件系统皆由电动马达加以驱动；待电池电量不足时才开启引擎对电池系统充电，并将空调等部分的附件系统改由引擎驱动。此种作法会使得引擎在长途行驶时经历数次的开启与关闭，造成许多能源的浪费?’另夕卜，电池系统在电量足够的情况下，必须同时提供车辆行进的动力与附件系统的耗能需求，频繁且大电流的充放电也对电池系统的寿命造成相当大的影响。另外，引擎运转时通常可以顺便提供辅助刹车所需的真空，但是当引擎停止时，必须另外使用真空泵提供刹车的辅助。真空泵必须持续运转，准备随时刹车所需的真空度，因此相当耗电。车上若有水冷系统，同样的也须以泵维持水流所需的压力。当引擎停止时，泵亦无法正常运转。总而言之，引擎所提供的众多额外功能，在增程式电动车上均需由马达提供而无法切换动力提供源，如此将增加相当多的马达数量与电力的快速消耗。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种在增程式电动车的附件系统的双动力切换系统，及其依照供电单元的电池残电量与运转单元扭力输出状态而切换提供附件系统的动力种类的动力系统与其动力控制方法。
[0005]为达成上述目的，本发明提供一种增程式电动车的动力系统，包含有运转单元、供电单元、驱动单元、发电单元以及电子控制单元。运转单元用以输出扭力。供电单元是提供电动车电力。驱动单元包含至少一驱动系统，每个驱动系统分别包含机械驱动接口及电力驱动接口，且应用每一个机械驱动接口对应一个驱动单元离合器的方式，使该驱动系统通过该驱动单元离合器与该运转单元动作力连接或分离，该电力驱动接口通过一继电器与该供电单元电性连接或分离。发电单元是与供电单元电性连接，并通过一启动/发电离合器与运转单元动作力连接或分离，于同一时间，该驱动系统是择一驱动接口运作。电子控制单元是包含车辆状态的监控，且电性连接并控制该些驱动单元离合器、启动/发电离合器及继电器的运作。
[0006]在上述一实施例中，前述驱动单元包含空调系统、泵系统及其他的附件系统。该空调系统的该机械驱动接口通过第一驱动单元离合器与该运转单元连接动作力连接或分离，该泵系统及该其他附件系统的该些机械驱动接口通过一第二驱动单元离合器与该运转单元连接动作力连接或分离。
[0007]在上述一实施例中，该运转单元可为一引擎、该供电单元可为至少一电池系统、该发电单元可为一启动马达发电机(I SG )、该动力单元可为一驱动马达。
[0008]为达成上述目的，本发明提供的程式电动车的能量控制方法，其步骤包含:预先提供前述的增程式电动车的动力系统。再来，判断电动车一启动开关电门为通路状态时，接合该启动/发电离合器。再发动该发电单元以使该运转单元动作。以及，判断当运转单元无法提供输出扭力时，接通该继电器，并分离该些驱动单元离合器和该启动/发电离合器；当运转单元可提供输出扭力时，断开该继电器，并接合该些驱动单元离合器和该启动/发电宦人興两口名> O
[0009]在上述一实施例中，该发动该发电单元以使该运转单元动作的步骤前或后,更包含一接合该些驱动单元离合器步骤。
[0010]在上述一实施例中，该发动该发电单元以使该运转单元动作的步骤前，更包含一将该继电器断开的步骤。
[0011 ] 在上述一实施例中，该电子控制单元可控制该些驱动单元离合器中任一个独立进行分离或接合动作。
[0012]在上述一实施例中，引擎的制动比油耗是保持在300以下运作的。
[0013]在上述一实施例中，更包含一判断该电动车一启动开关为断路状态时，断开该继电器并停止该运转单元动作步骤。
[0014]本发明的特点在于，本发明的动力系统，运转单元(如引擎)维持在适当且高效率范围内持续运转，除了发电之外且提供所有的附件系统，包括空调系统、辅助刹车系统与水冷系统等的动力需求，可大幅减少所需(较高功率)马达的数量，亦可维持现有汽车附属设备(附件系统)的架构与动力的供应，不论在安全方面或节能方面均有相当大的助益。前述的控制方式采用引擎恒时运作的控制策略，将引擎操作在较高的使用效率，直接驱动空调、泵与其他附件系统，无需通过发电机将能量转为电能存入电池系统，再通过电力驱动附件系统，少了多次能量转换的过程，更再次提升了能量的使用效率；此外，本发明同时解决了目前增程式电动车在引擎停止运作时，造成电池系统额外负担的问题，可有效提升电池系统的使用寿命。
[0015]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0016]图1是先前技术的电力混合系统的附件驱动系统方块图；
[0017]图2是本发明的增程式电动车的动力系统实施例的系统方块图；
[0018]图3是本发明的增程式电动车的动力系统包含驱动系统另一实施例的系统方块图；
[0019]图4是本发明的增程式电动车的能量控制方法实施例的流程图；
[0020]图5是本发明的增程式电动车的能量控制方法实施例的判断电动车一启动开关为断路状态时的步骤流程图；
[0021]图6是本发明的引擎式运转单元的运作效率图。
[0022]其中，附图标记
[0023][先前技术部分]
[0024]10电动混合动力系统
[0025]11附件驱动系统
[0026]12引擎
[0027]13皮带发电起动系统
[0028]14，14从动皮带轮
[0029]15，15，飞轮
[0030]16皮带
[0031]17，17’附件系统
[0032]18控制器
[0033]19引擎进气与出气阀门
[0034][本发明技术部分]
[0035]20运转单元
[0036]20a引擎
[0037]30供电单元
[0038]30a电池系统
[0039]40驱动单元
[0040]40a, 40b, 40c驱动系统
[0041]401a,401b,401c机械驱动接口
[0042]4011a,4011b驱动单元离合器
[0043]402a, 402b, 402c电力驱动接口
[0044]403继电器
[0045]41空调系统
[0046]411第一驱动单元离合器
[0047]42泵系统
[0048]421第二驱动单元离合器
[0049]43液压动力转向系统
[0050]50发电单元
[0051]50a启动马达发电机
[0052]51启动/发电离合器
[0053]60动力单元
[0054]60a驱动马达
[0055]61动力离合器
[0056]62动力输出轴
[0057]70电子控制单元
[0058]P1，P2，P3运作点
[0059]步骤SlO至步骤S40方法流程
【具体实施方式】
[0060]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。
[0061]首先请参照图2绘示的本发明的增程式电动车的动力系统实施例的系统方块图及图3绘示的本发明的增程式电动车的动力系统包含驱动系统另一实施例的系统方块图。本实施例的增程式电动车的动力系统，包含了有运转单元20、供电单元30、驱动单元40、发电单元50、动力单元60、电子控制单元70。
[0062]运转单元20 (可为一引擎20a，但不以此为限)，用以输出扭力。供电单元30 (可为一电池系统30a，但不以此为限)，用以提供电动车所需要的电力。驱动单元40包含多个驱动系统(40a，40b，40c)(即附件系统)中的至少一驱动系统(40a、40b或40c)，每一个驱动系统(40a、40b或40c)分别对应包含有一机械驱动接口(401a、401b或401c)及一电力驱动接口(402a、402b或402c)，以在同一时间择一来驱使驱动系统(40a、40b或40c)运作其各自功能，其以每一个机械驱动接口(401a、401b或401c)包含一个驱动单元离合器(4011a,4011b)及/或多个机械驱动接口(401a，401b，401c)对应一个驱动单元离合器(4011a或4011b)的方式，使该些驱动系统(40a，40b，40c)通过该些驱动单元离合器(4011a，4011b)与该运转单元20动作力上的连接或分离，该电力驱动接口 402乃通过一继电器403而与该供电单元30电性连接或分离。发电单元50 (可为启动马达发电机(Integrated StarterGenerator, ISG) 50a,但不以此为限),其是与该供电单元30电性连接，并通过一启动/发电离合器51与该运转单元20动作力连接或分离。动力单元60 (可为一驱动马达60a),是通过一动力离合器61与该电动车的一动力输出轴62动作力连接或分离。电子控制单兀(Electronic Control Unit，ECU) 70，是用以对车辆状态的监控，且电性连接该些驱动单元离合器(4011a，4011b)、启动/发电离合器51、动力离合器61及继电器403，以进行控制。
[0063]详细言之，在一实施例中，该驱动单元40可包含多个附件系统，如空调系统41、泵系统42及液压动力转向系统43等附件系统。而该空调系统41的该机械驱动接口 401a是通过一第一驱动单元离合器(第一附件离合