CN106740160A - 一种驱动器增程模式下的能源调配控制装置 - Google Patents

一种驱动器增程模式下的能源调配控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种驱动器增程模式下的能源调配控制装置，包括主控制器、电池组、双向DC/DC转换器、快速储能装置、驱动器、燃油发动机和发电机，所述主控制器分别与电池组、双向DC/DC转换器、快速储能装置、驱动器和燃油发动机相连，所述燃油发动机通过联轴器带动所述发电机的旋转，使发电机进行发电为所述快速储能装置进行充电；所述电池组通过所述双向DC/DC转换器与快速储能装置相连，所述快速储能装置直接与驱动器相连，用于为驱动器提供能源同时接收驱动器的能量回馈。本发明能够增加电动交通工具的里程。

Description

一种驱动器增程模式下的能源调配控制装置
技术领域
本发明涉及能源调配技术领域，特别是涉及一种驱动器增程模式下的能源调配控制装置。
背景技术
在纯电动车、纯电动船的应用研发过程中，其续航能力一直困扰着使用者和研发者，无论是陆地上的交通还是水上的交通工具，采用动力锂电池作为储能***后，其航能力总受困于电池所存储的能量，当需要远行时，还不得不考虑交通工具所存储的电量，是否能支持出行的里程，其主要原因是充电过程相对于家住燃油，要耗时更多，而且，不是任何地域都能寻找到合适的充电站的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种驱动器增程模式下的能源调配控制装置，能够增加电动交通工具的里程。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种驱动器增程模式下的能源调配控制装置，包括主控制器、电池组、双向DC/DC转换器、快速储能装置、驱动器、燃油发动机和发电机，所述主控制器分别与电池组、双向DC/DC转换器、快速储能装置、驱动器和燃油发动机相连，所述燃油发动机通过联轴器带动所述发电机的旋转，使发电机进行发电为所述快速储能装置进行充电；所述电池组通过所述双向DC/DC转换器与快速储能装置相连，所述快速储能装置直接与驱动器相连，用于为驱动器提供能源同时接收驱动器的能量回馈。
所述主控制器在能量不足时控制所述燃油发动机启动，带动发电机进行发电，使所发出的电量直接送抵快速储能装置。
所述主控制器还与电池管理***相连，所述电池管理***用于对电池组内的电池单体进行监测。
所述联轴器还设置有脱扣执行器；所述脱扣执行器通过脱扣控制器与主控制器相连；在处于下坡或滑行状态时，主控制器控制脱扣控制器使脱扣执行器将发电机与燃油发动机脱离，将电动机与发电机相连，用电动机轴上的旋转动力带动发电机。
所述主控制器还与车辆坡度传感器相连，所述车辆坡度传感器用于检测路面坡度。
所述电池组为小容量电池组；所述快速储能装置为超级电容组。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
本发明利用燃油发动机携带发电机的补电续航装置，用以产生增程模式，其中，燃油发动机可以在用户自主选择的情况下进行工作，当所需的航程不远的时候，就不需要启动征程模式的发动机。
本发明中联接于发动机的发电机动力输出轴是可以自动脱卸的，如此可在驱动过程、调试的降速过程、制动过程或下坡制动过程中，发电机才被启动(带动)，该部分的电量对超级电容进行充电，当充满后，其电量就被电池所存储，从而达到节能的目的。
附图说明
图1是本发明的结构方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种驱动器增程模式下的能源调配控制装置，如图1所示，包括主控制器、电池组、双向DC/DC转换器、快速储能装置、驱动器、燃油发动机和发电机，所述主控制器分别与电池组、双向DC/DC转换器、快速储能装置、驱动器和燃油发动机相连，所述燃油发动机通过联轴器带动所述发电机的旋转，使发电机进行发电为所述快速储能装置进行充电；所述电池组通过所述双向DC/DC转换器与快速储能装置相连，所述快速储能装置直接与驱动器相连，用于为驱动器提供能源同时接收驱动器的能量回馈。所述电池组为小容量电池组；所述快速储能装置为超级电容组
其中，燃油发动机是由汽油或柴油作用下而产生旋转动力的，该旋转动力通过联轴器带动发电机的旋转，使发电机进行发电。值得一提的是，该燃油发动机与发电机之间的联轴是可以分离的，当分离时将则由电动机的转轴给予传递旋转力，也能使发电机旋转发电。本实施方式中的发电机是高效的，用于充电的发电机组，该发电机经过处置，将给出高效的直流电压，用以给前端的超级电容进行充电。
由此可见，通过加装了燃油发动机，利用燃油发动机携带发电机进行补电续航，从而产生增程模式。这种模式的特征在于，该燃油发动机不是必须工作或连续工作的，当所需的航程不远的时候，就不需要启动征程模式的发动机。
本实施方式中的驱动器为驱动电动机而设置，可采用常规的变频驱动器装置，该驱动器装置具有能力回馈的功能，在调速和制动的过程中，可以回馈多余的能量，传送给超级电容。与驱动器连接的电动机，用以驱动陆上行走的电动汽车，或水上航行的电动船舶，该电动机可以是变频驱动电机。
本实施方式中快速储能装置采用超级电容，其直接与驱动器相联，用于为驱动器提供直接能源，同时也接收驱动器的能量回馈或发电机能量，当剩余电量不够的时候，在主控制器的操控下，还能接收由电池组通过双向DC/DC转换器送抵的能量。本实施方式中的电池组为小容量电池组，将配置一定的容量的动力锂电池(比没有增程装置的要小很多)，为用于能量的存储和补充。因为有动力锂电池的存在，因此配置有电池管理***，该电池管理***与主控制器相连，为主控制器提供准确的各个电池单体的能量，主控制器根据该结果可以计算和操控增程装置的启动和停止。
其中，双向DC/DC转换器用于进行能量的传递，其完成超级电容与动力锂电池之间的能量交互。当超级电容的能量不够的时候，由DC/DC进行耦合将电池组的能量补充给超级电容。当超级电容有剩余能量的时候，又通过此模块将电能送入电池组。整个调节运行过程由主控制器1调度控制。
由于驱动器的前端是由超级电容给出电能，当超级电容充满电量后达到所需电压，是直接送给驱动器的。在驱动器运行的过程中，驱动器反复地、频繁调速，在降速调节的过程中，***将回馈能量，又由于超级电容是直接的储能装置，因此，本发明的装置具有很好的能量回收效果，具有很好的节能效果。
所述联轴器还设置有脱扣执行器；所述脱扣执行器通过脱扣控制器与主控制器相连。脱扣控制器用于完成驱动脱扣执行器，当***检测到车辆处于下坡或滑行状态时，脱扣控制器控制脱扣执行器将燃油发动机主轴脱离，将电动机通过脱扣执行器与发电机相联，此时，利用电动机轴上的旋转动力带动发电机，使其发电，并将电量送抵超级电容。其中，车辆是否处于下坡状态由与主控制器相连的车辆坡度传感器进行检测。
不难发现，联接于发动机的发电机动力输出轴是可以自动脱卸的，在驱动过程中，在调试的降速过程、制动过程或下坡制动的过程中，该发电机通过电动机被启动(带动)，(此时的燃油发动机是处于关闭状态)，该部分的电量对超级电容进行充电，当充满后，其电量就被电池所存储，从而起到节能的效果。
本实施方式中的主控制器由DSP数字控制器加逻辑控制器FPGA构成。该主控制器完成上述部件的检测和协调控制功能，上述的功能部件均由CAN网络相链接，通过各个功能模块的执行完成对电动汽车、电动船的增程模式运行。其控制原则如下：①、当所配置的电力足够的情况下，不启动增程模式的燃油发动机；②、在驱动器运行过程中，充分利用前置超级的电容的功效进行能量回收，并采用车辆本身的动力带动发电机(当需要制动、或下坡)，③、增程模式启动，使燃油发动机启动带动发电机发电时，所发出的电量直接送抵超级电容。
当车辆或船舶航行过程中，驾驶者只需将本次行驶、航行的里程参数置入，本***装置即能给出最为合理优化的续航里程增程器的工作点位或开启时间，会以最为节能的方式将***投用，并让驾驶者无忧地完成所需的行程。本发明的使用过程如下：
***开启后，在主控制器的操控下完成自检，自检的内容包括：1)、各个子功能模块的状态；2)、超级电容所设定的电压值；3)、动力锂电池的容量值。主控制还将接收操纵者给予设定的连续运行里程，由此参数确定各个环节的调节参数因子。***运行后首先将利用所配置的动力锂电池提供能量，充分利用超级电容上的能量，并采用能量回馈、发电机启动(非燃油发动机运行)等节能措施。经过计算，当发现能量不足以满足此次续航里程时，启动燃油发动机***并使发电机发电，给出足够的电量以满足使用。
不难发现，该续航里程的增程过程被激活，燃油发动机带动发电机发出的电，这一电量是输送给超级电容的，当超级电容的电量被充满时，此时，超级电容上的电量将被直接用以电驱动，然后多余部分才送抵小容量的动力锂电池。发电机给出的电量直接送至超级电容的好处是，传输的效率高，中间没有额外的损耗，因为，超级电容的充放电过程是物理反应过程，而不是化学反应过程。

Claims (6)

1.一种驱动器增程模式下的能源调配控制装置，包括主控制器、电池组、双向DC/DC转换器、快速储能装置、驱动器、燃油发动机和发电机，其特征在于，所述主控制器分别与电池组、双向DC/DC转换器、快速储能装置、驱动器和燃油发动机相连，所述燃油发动机通过联轴器带动所述发电机的旋转，使发电机进行发电为所述快速储能装置进行充电；所述电池组通过所述双向DC/DC转换器与快速储能装置相连，所述快速储能装置直接与驱动器相连，用于为驱动器提供能源同时接收驱动器的能量回馈。
2.根据权利要求1所述的驱动器增程模式下的能源调配控制装置，其特征在于，所述主控制器在能量不足时控制所述燃油发动机启动，带动发电机进行发电，使所发出的电量直接送抵快速储能装置。
3.根据权利要求1所述的驱动器增程模式下的能源调配控制装置，其特征在于，所述主控制器还与电池管理***相连，所述电池管理***用于对电池组内的电池单体进行监测。
4.根据权利要求1所述的驱动器增程模式下的能源调配控制装置，其特征在于，所述联轴器还设置有脱扣执行器；所述脱扣执行器通过脱扣控制器与主控制器相连；在处于下坡或滑行状态时，主控制器控制脱扣控制器使脱扣执行器将发电机与燃油发动机脱离，将电动机与发电机相连，用电动机轴上的旋转动力带动发电机。
5.根据权利要求1所述的驱动器增程模式下的能源调配控制装置，其特征在于，所述主控制器还与车辆坡度传感器相连，所述车辆坡度传感器用于检测路面坡度。
6.根据权利要求1所述的驱动器增程模式下的能源调配控制装置，其特征在于，所述电池组为小容量电池组；所述快速储能装置为超级电容组。
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