電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)，即本控制系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械連接，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和發(fā)電機(jī)控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，電池管理模塊控制動(dòng)力電池充放電，發(fā)電機(jī)控制器通過高壓直流母線連接動(dòng)力電池；發(fā)動(dòng)機(jī)控制器與發(fā)電機(jī)控制器之間通過第一CAN通訊總線連接，整車控制器、發(fā)電機(jī)控制器和電池管理模塊之間通過第二CAN通訊總線連接，整車控制器對(duì)發(fā)電機(jī)控制器和電池管理模塊進(jìn)行控制，發(fā)動(dòng)機(jī)信息由發(fā)電機(jī)控制器從第一CAN通訊總線獲取后通過第二CAN通訊總線轉(zhuǎn)發(fā)給整車控制器。本控制系統(tǒng)簡化整車控制策略，發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更好協(xié)同工作，并選取最優(yōu)工作點(diǎn)，確保增程器可靠穩(wěn)定運(yùn)行，避免車輛失控。
【專利說明】電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]通常電動(dòng)客車中增程器由發(fā)動(dòng)機(jī)及與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸聯(lián)接的發(fā)電機(jī)構(gòu)成，電能為電動(dòng)客車主要的驅(qū)動(dòng)能源，增程器為備用能源，以此解決純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程短的問題。當(dāng)電池電量不足時(shí)，增程器即啟動(dòng)工作，發(fā)電機(jī)工作于發(fā)電模式下，將發(fā)動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，以此補(bǔ)充車輛行駛所需的電能。
[0003]電動(dòng)客車中通常由整車控制器對(duì)整車的能量進(jìn)行管理及分配，而整車控制器一般根據(jù)車輛行駛過程中電池SOC值的變化情況，確定所需要補(bǔ)充的功率大小，對(duì)增程器中的發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)作為兩個(gè)部件分別進(jìn)行控制，整車控制器分別向發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和發(fā)電機(jī)控制器發(fā)送控制指令，由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作在特定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)控制器控制發(fā)電機(jī)輸出所需的力矩大小，以達(dá)到所需輸出功率的目的，或者發(fā)動(dòng)機(jī)做扭矩閉環(huán)控制，發(fā)電機(jī)做速度閉環(huán)控制。整車控制器需要來選擇發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的工作點(diǎn)，并且需要協(xié)調(diào)兩者的控制。這種控制模式下，整車控制器所選擇的工作點(diǎn)油耗并不一定最優(yōu)，控制模式也較為復(fù)雜，選擇工作點(diǎn)不合適還可 能出現(xiàn)車輛失控的情況，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)出現(xiàn)異常情況時(shí)，并不能更好的了解兩者的運(yùn)行情況以選擇合適快速的處理措施。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)，本控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)增程器控制的缺陷，簡化了整車控制策略，發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更好的協(xié)同工作，并選取最優(yōu)工作點(diǎn)，確保增程器的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，避免車輛失控。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、整車控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、發(fā)電機(jī)控制器、電池管理模塊和動(dòng)力電池，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與所述發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸機(jī)械連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和發(fā)電機(jī)控制器分別控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，所述電池管理模塊控制所述動(dòng)力電池充放電，所述發(fā)電機(jī)控制器通過高壓直流母線連接所述動(dòng)力電池；所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器與發(fā)電機(jī)控制器之間通過第一 CAN通訊總線連接，相互之間通過第一 CAN通訊總線交換數(shù)據(jù)，所述整車控制器、發(fā)電機(jī)控制器和電池管理模塊之間通過第二 CAN通訊總線連接，所述整車控制器根據(jù)整車能量管理需求對(duì)發(fā)電機(jī)控制器和電池管理模塊進(jìn)行控制，其中所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)信息由發(fā)電機(jī)控制器從第一CAN通訊總線獲取后通過第二 CAN通訊總線轉(zhuǎn)發(fā)給整車控制器。
[0006]進(jìn)一步,上述發(fā)電機(jī)是永磁同步電機(jī)。
[0007]由于本實(shí)用新型電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)采用了上述技術(shù)方案，即本控制系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸機(jī)械連接，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和發(fā)電機(jī)控制器分別控制發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，電池管理模塊控制動(dòng)力電池充放電，發(fā)電機(jī)控制器通過高壓直流母線連接動(dòng)力電池；發(fā)動(dòng)機(jī)控制器與發(fā)電機(jī)控制器之間通過第一 CAN通訊總線連接，相互之間通過第一 CAN通訊總線交換數(shù)據(jù)，整車控制器、發(fā)電機(jī)控制器和電池管理模塊之間通過第二CAN通訊總線連接，整車控制器根據(jù)整車能量管理需求對(duì)發(fā)電機(jī)控制器和電池管理模塊進(jìn)行控制，其中所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)信息由發(fā)電機(jī)控制器從第一 CAN通訊總線獲取后通過第二CAN通訊總線轉(zhuǎn)發(fā)給整車控制器。本控制系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)增程器控制的缺陷，簡化了整車控制策略，發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更好的協(xié)同工作，并選取最優(yōu)工作點(diǎn)，確保增程器的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，避免車輛失控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0009]圖1為本實(shí)用新型電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)的原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]如圖1所示，本實(shí)用新型電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)1、發(fā)電機(jī)2、整車控制器3、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器4、發(fā)電機(jī)控制器5、電池管理模塊6和動(dòng)力電池7，所述發(fā)電機(jī)2轉(zhuǎn)軸與所述發(fā)動(dòng)機(jī)I曲軸機(jī)械連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器4和發(fā)電機(jī)控制器5分別控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)I和發(fā)電機(jī)2的運(yùn)行，所述電池管理模塊6控制所述動(dòng)力電池6充放電，所述發(fā)電機(jī)控制器5通過高壓直流母線8連接所述動(dòng)力電池7 ;所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器4與發(fā)電機(jī)控制器5之間通過第一 CAN通訊總線91連接，相互之間通過第一 CAN通訊總線91交換數(shù)據(jù)，所述整車控制器3、發(fā)電機(jī)控制器5和電池管理模塊6之間通過第二 CAN通訊總線92連接，所述整車控制器3根據(jù)整車能量管理需求對(duì)發(fā)電機(jī)控制器5和電池管理模塊6進(jìn)行控制，其中所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)I信息由發(fā)電機(jī)控制器5從第一 CAN通訊總線91獲取后通過第二 CAN通訊總線92轉(zhuǎn)發(fā)給整車控制器3。
[0011]進(jìn)一步，上述發(fā)電機(jī)2是永磁同步電機(jī)。永磁同步電機(jī)具有效率高、體積小的優(yōu)點(diǎn)。
[0012]本控制系統(tǒng)中將發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組成的增程器作為一個(gè)整體，由發(fā)電機(jī)控制器集成控制，整車控制器通過電池管理模塊獲取動(dòng)力電池的SOC值情況，根據(jù)動(dòng)力電池SOC值，整車控制器通過第二 CAN通訊總線向發(fā)電機(jī)控制器發(fā)出此時(shí)所需發(fā)電的功率大小控制指令，發(fā)電機(jī)控制器接收到整車控制器的控制指令后，根據(jù)發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)匹配優(yōu)化的結(jié)果，選擇油耗最優(yōu)的工作點(diǎn)，即發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及發(fā)電機(jī)扭矩值，控制增程器工作在發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)優(yōu)化標(biāo)定后的最優(yōu)工作點(diǎn)。發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)做過優(yōu)化標(biāo)定，由發(fā)電機(jī)控制器選擇工作點(diǎn)，達(dá)到最大節(jié)油的目的，發(fā)電機(jī)控制器通過第一 CAN通訊總線向發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)送轉(zhuǎn)速控制指令，由發(fā)動(dòng)機(jī)控制器將發(fā)動(dòng)機(jī)控制到要求的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機(jī)控制器控制發(fā)電機(jī)輸出所需扭矩，從而滿足整車控制器要求的輸出功率；本控制系統(tǒng)同時(shí)能夠簡化整車控制器對(duì)增程器的控制策略，使增程器工作更加可靠；發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)兩者可以更好的協(xié)同工作，控制響應(yīng)更快，工作更穩(wěn)定。
[0013]通常增程器有四種基本狀態(tài):停機(jī)、怠速、啟動(dòng)和發(fā)電；整車控制器根據(jù)動(dòng)力電池SOC值及允許充放電電流等的情況，通過第二 CAN通訊總線向發(fā)電機(jī)控制器發(fā)送增程器的工作指令，發(fā)電機(jī)控制器接收到整車控制器發(fā)送的指令后，通過第一 CAN通訊總線向發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)送合適的控制指令，從而完成增程器的控制，同時(shí)發(fā)電機(jī)控制器通過第二 CAN通訊總線向整車控制器反饋發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)的運(yùn)行數(shù)據(jù)及狀態(tài)。
[0014]本控制系統(tǒng)增程器各工作狀態(tài)控制操作方式如下:
[0015]增程器啟動(dòng)控制:當(dāng)發(fā)電機(jī)控制器接收到整車控制器發(fā)出的增程器啟動(dòng)指令后，發(fā)電機(jī)控制器首先發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火信號(hào)，然后控制發(fā)電機(jī)以速度環(huán)工作，目標(biāo)轉(zhuǎn)速為發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速轉(zhuǎn)速(750rpm)，發(fā)電機(jī)控制器撤銷速度控制指令，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)成功后即進(jìn)入怠速工作，發(fā)電機(jī)控制器切換到扭矩控制模式，進(jìn)入隨動(dòng)狀態(tài)，同時(shí)通過第二 CAN通訊總線向整車控制器發(fā)送發(fā)動(dòng)機(jī)是否啟動(dòng)成功、怠速工作狀態(tài)等信息，然后等待接受整車控制器的下一步工作指令；
[0016]增程器恒功率發(fā)電工作:發(fā)電機(jī)控制器接收到整車控制器的功率指令后，按照與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配優(yōu)化標(biāo)定后的最優(yōu)油耗曲線，選擇合適的轉(zhuǎn)速及扭矩工作點(diǎn)，然后發(fā)電機(jī)控制器向發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)送轉(zhuǎn)速控制指令，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作在要求的目標(biāo)轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)電機(jī)控制器檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)已穩(wěn)定工作在要求的目標(biāo)轉(zhuǎn)速后，發(fā)電機(jī)控制器控制發(fā)電機(jī)輸出需求的扭矩，完成增程器的恒功率發(fā)電控制；
[0017]增程器停機(jī):當(dāng)動(dòng)力電池的SOC值達(dá)到整車要求時(shí)，不需增程器繼續(xù)發(fā)電，整車控制器可向發(fā)電機(jī)控制器發(fā)送增程器停止指令，發(fā)電機(jī)控制器接收到停機(jī)指令后，首先控制撤銷發(fā)電機(jī)輸出扭矩，然后向發(fā)動(dòng)機(jī)控制器發(fā)送怠速工作指令，當(dāng)檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入怠速模式后，發(fā)電機(jī)控制器控制關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火信號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)熄火停機(jī)。
[0018]本控制系統(tǒng)采用發(fā)電機(jī)控制器對(duì)增程器進(jìn)行集成控制，該控制策略相對(duì)傳統(tǒng)增程器控制方式有以下優(yōu)點(diǎn):第一，簡化了整車控制策略，發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)能夠更好的協(xié)同工作；第二，發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)匹配優(yōu)化后，能夠選擇最優(yōu)工作點(diǎn)，以降低油耗；第三，發(fā)電機(jī)控制器獲取發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，防止將發(fā)動(dòng)機(jī)拖飛或轉(zhuǎn)速拉低；第四，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)故障或異常時(shí)，可以更快的響應(yīng)及動(dòng)作，防止繼續(xù)工作導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)損壞；第五，相比較傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩閉環(huán)及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速閉環(huán)的控制方式，功率輸出更穩(wěn)定，母線電流波動(dòng)更小。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、整車控制器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、發(fā)電機(jī)控制器、電池管理模塊和動(dòng)力電池，所述發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與所述發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸機(jī)械連接，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器和發(fā)電機(jī)控制器分別控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行，所述電池管理模塊控制所述動(dòng)力電池充放電，所述發(fā)電機(jī)控制器通過高壓直流母線連接所述動(dòng)力電池，其特征在于:所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制器與發(fā)電機(jī)控制器之間通過第一 CAN通訊總線連接，相互之間通過第一 CAN通訊總線交換數(shù)據(jù)，所述整車控制器、發(fā)電機(jī)控制器和電池管理模塊之間通過第二 CAN通訊總線連接，所述整車控制器根據(jù)整車能量管理需求對(duì)發(fā)電機(jī)控制器和電池管理模塊進(jìn)行控制，其中所需要的發(fā)動(dòng)機(jī)信息由發(fā)電機(jī)控制器從第一 CAN通訊總線獲取后通過第二 CAN通訊總線轉(zhuǎn)發(fā)給整車控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)客車增程器的集成控制系統(tǒng)，其特征在于:所述發(fā)電機(jī)是永磁同步電機(jī)。
【文檔編號(hào)】B60L11/18GK203713586SQ201320850227
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】杜朝輝, 雷小軍, 徐性怡 申請(qǐng)人:上海大郡動(dòng)力控制技術(shù)有限公司