增程器柴油發(fā)電機組控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種增程器柴油發(fā)電機組控制裝置,包括中央處理單元、信號采集單元、第一控制單元、第二控制單元、通訊接口。中央處理單元通過四路數(shù)據(jù)輸入輸出接口分別與信號采集單元、第一控制單元、第二控制單元、通訊接口四部分相連;信號采集單元與轉速傳感器、電流傳感器、電壓取樣回路和發(fā)動機電子控制單元連接;第一控制單元與發(fā)動機電子控制單元連接,控制發(fā)動機電子控制單元調節(jié)轉速;第二控制單元與交流接觸器和直流接觸器連接,控制交流接觸器和直流接觸器通斷;通訊接口具有兩個CAN接口,第一CAN接口與發(fā)動機電子控制單元相連,第二CAN接口與監(jiān)控系統(tǒng)、動力電池管理系統(tǒng)和同步整流器相連。
【專利說明】增程器柴油發(fā)電機組控制裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于增程式電動汽車【技術領域】。特別是涉及一種增程器柴油發(fā)電機組控制裝置。
【背景技術】
[0002]增程器是為了增加純電動汽車行駛里程而加裝在純電動汽車上的一個附加儲能裝置。增程器的常見形式有:內(nèi)燃機和燃料電池等。要使增程器能夠穩(wěn)定的為動力電池充電就必須設置控制裝置。
[0003]目前,以內(nèi)燃機為動力的增程器中,其控制裝置往往僅可接受簡單的啟??刂泼詈途哂幸恍┖唵蔚谋O(jiān)視功能,同時對于純電動客車的整車系統(tǒng)不能提供很好的系統(tǒng)集成。因此,采用傳統(tǒng)增程器控制裝置的增程器,已經(jīng)無法滿足現(xiàn)階段對于增程式純電動大客車技術設計的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術問題是,克服已有技術的缺點,提供一種智能增程器控制裝置,本控制裝置能使轉速調節(jié)快速平穩(wěn),并且提高了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性。
[0005]本實用新型所采用的技術方案是:一種增程器柴油發(fā)電機組控制裝置,包括中央處理單元、信號采集單元、第一控制單元、第二控制單元、通訊接口。所述中央處理單元通過四路數(shù)據(jù)輸入輸出接口分別與信號采集單元、第一控制單元、第二控制單元、通訊接口四部分相連;所述信號采集單元與轉速傳感器、電流傳感器、電壓取樣回路和發(fā)動機電子控制單元連接,采集發(fā)動機轉速傳感器信號、兩相交流電流信號、三相交流電壓信號、發(fā)動機電子控制單元故障信號,并將該信號反饋至中央處理單元;所述第一控制單元與發(fā)動機電子控制單元連接,第一控制單元接收中央處理單元控制命令,并產(chǎn)生控制信號控制發(fā)動機電子控制單元調節(jié)轉速;所述第二控制單元與交流接觸器和直流接觸器連接,第二控制單元接收中央處理單元控制命令,并產(chǎn)生控制信號控制交流接觸器和直流接觸器通斷;所述通訊接口具有兩個CAN接口,第一 CAN接口與發(fā)動機電子控制單元相連,通過CAN總線接收發(fā)動機電子控制單元的信息,并反饋給中央處理單元;第二 CAN接口與監(jiān)控系統(tǒng)、動力電池管理系統(tǒng)和同步整流器相連并通訊,接收監(jiān)控系統(tǒng)控制命令、同步整流器和動力電池管理系統(tǒng)工作狀態(tài),并將控制命令和設備工作狀態(tài)反饋給中央控制單元,同時將中央控制單元狀態(tài)反饋給監(jiān)控系統(tǒng),向同步整流器發(fā)出控制指令。
[0006]本實用新型的有益效果:本實用新型的增程器柴油發(fā)電機組控制裝置采用轉速傳感器信號、發(fā)動機狀態(tài)信號和永磁同步發(fā)電機機三相電壓信號作為反饋信號,根據(jù)反饋信號直接對發(fā)動機電子控制單元發(fā)出控制指令調節(jié)轉速,使轉速調節(jié)快速平穩(wěn),并且提高了發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性,保證國IV排放的要求。還具有監(jiān)視發(fā)電機系統(tǒng)三相電壓和兩相負荷電流功能,同時控制交流回路和直流回路接觸器通斷,可以更好的排除故障,必要時可切斷相應接觸器保護元器件的安全,保證增程器安全可靠運行。豐富的外圍通訊接口,增加了系統(tǒng)適應的靈活性,便于實現(xiàn)系統(tǒng)集成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是增程器系統(tǒng)原理框圖;
[0008]圖2是增程器控制裝置原理框圖;
[0009]圖3是增程器控制裝置啟動控制流程圖;
[0010]圖4是增程器控制裝置熱機控制流程圖;
[0011]圖5是增程器控制裝置工作控制流程圖;
[0012]圖6是增程器控制裝置停機控制流程圖;
[0013]圖中:
[0014]1、增程器柴油發(fā)電機組控制裝置;11、中央處理單元;12、信號采集單元;13、第一控制單元;14、第二控制單元;15、通訊接口 ;2、柴油發(fā)動機電子控制單元;3、柴油發(fā)動機;
4、永磁同步電機;5、交流接觸器;6、同步整流器;7、直流接觸器;8、動力電池;9、轉速傳感器;121 ;電壓取樣回路;122、電流傳感器。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進一步詳細說明。
[0016]如圖1所示,一種增程器柴油發(fā)電機組控制裝置,包括中央處理單元11、信號采集單元12、第一控制單元13、第二控制單元14、通訊接口 15。所述中央處理單元通過四路數(shù)據(jù)輸入輸出接口分別與信號采集單元、第一控制單元、第二控制單元、通訊接口四部分相連。所述信號采集單元與轉速傳感器9、電流傳感器122、電壓取樣回路121和發(fā)動機電子控制單元2連接,采集發(fā)動機轉速傳感器信號、兩相交流電流信號IA、1C、三相交流電壓信號UA、UB、UC、發(fā)動機電子控制單元的故障信號,并將該信號反饋至中央處理單元。所述第一控制單元與發(fā)動機電子控制單元連接,第一控制單元接收中央處理單元控制命令,并產(chǎn)生控制信號控制發(fā)動機電子控制單元調節(jié)轉速,具體的說,所述第一控制單元包括第一模擬輸出端子D/A1和第二模擬輸出端子D/A2兩路模擬控制信號輸出,第三控制端子K3和第四控制端子K4兩路數(shù)字量控制信號輸出,D/A1與發(fā)動機電子控制單元踏板輸入信號I相連,D/A2與發(fā)動機電子控制單元踏板輸入信號2相連,K3與發(fā)動機電子控制單元電源控制信號相連,K4與發(fā)動機電子控制單元啟動控制信號相連。所述第二控制單元與交流接觸器和直流接觸器連接,第二控制單元接收中央處理單元控制命令,并產(chǎn)生控制信號控制交流接觸器和直流接觸器通斷,具體的說,所述第二控制單元包括第一控制端子Kl和第二控制端子K2兩路數(shù)字量控制信號輸出,Kl與交流接觸器控制端相連,K2與直流接觸器控制端相連。所述通訊接口具有兩個CAN接口,第一 CAN接口與發(fā)動機電子控制單元相連,通過CAN總線接收發(fā)動機電子控制單元的信息,并反饋給中央處理單元;第二 CAN接口與監(jiān)控系統(tǒng)、動力電池管理系統(tǒng)和同步整流器相連并通訊,接收監(jiān)控系統(tǒng)控制命令、同步整流器和動力電池管理系統(tǒng)工作狀態(tài),并將控制命令和設備工作狀態(tài)反饋給中央控制單元,同時將中央控制單元狀態(tài)反饋給監(jiān)控系統(tǒng),向同步整流器發(fā)出控制指令。
[0017]柴油發(fā)動機電子控制單元2與柴油發(fā)動機3相連,所述柴油發(fā)動機電子控制單元2可以控制柴油發(fā)動機的啟動、停機、調節(jié)轉速。柴油發(fā)動機3的輸出軸與永磁同步電機4的輸入軸相連,轉速傳感器9設置在柴油發(fā)動機3的輸出軸與永磁同步電機4的輸入軸的連接處,測量該處轉速。永磁同步電機4的三相輸出端先與交流接觸器5串連,再與電流傳感器122串聯(lián),最后連接到同步整流器6。電壓取樣回路121的UA、UB、UC三路信號端子分別連接在永磁同步電機4對應的A、B、C三相輸出上。同步整流器6的直流輸出負極端子直接連接到動力電池8,直流輸出正極端子先與直流接觸器7串聯(lián),再連接到動力電池8上。
[0018]所述中央處理單元優(yōu)選XE167為核心控制器。
[0019]本實用新型的工作原理是:
[0020]在增程器啟動控制啟動-熱機-運行-停機過程中,通訊接口第一 CAN接口和發(fā)動機電子控制單元的CAN總線相連,此時增程器控制裝置通過第一 CAN接口獲取發(fā)動機電子控制單元數(shù)據(jù),監(jiān)視發(fā)動機運行狀態(tài)。第一控制單元和第二控制單元接收中央處理單元的控制命令轉,產(chǎn)生控制信號控制發(fā)動機的工作狀態(tài)和交流接觸器、直流接觸器的通斷。[0021]具體運行控制說明:
[0022]?啟動控制
[0023]如圖3所示控制流程,增程器控制裝置完成增程器啟動控制;
[0024]?熱機控制
[0025]如圖4所示控制流程,增程器控制裝置完成增程器預熱控制;
[0026]?工作控制
[0027]如圖5所示控制流程,增程器控制裝置完成增程器工作控制;
[0028]?停機控制
[0029]如圖6所示控制流程,增程器控制裝置完成增程器停機控制;
[0030]在增程器正常工作狀態(tài)下,本實用新型增程器柴油發(fā)動機恒轉速控制裝置的信號采集單元第一輸入端子Pl與轉速傳感器輸出端子相連,控制單元的第一模擬輸出端子D/Al與柴油發(fā)動機電子控制單元踏板輸入信號第一端子相連,第二模擬輸出端子D/A2與柴油發(fā)動機電子控制單元踏板輸入信號第二端子相連。此時,柴油發(fā)動機恒轉速控制裝置將設定的目標轉速Vl和實際轉速信號Pl作為增量式積分分離式PID的輸入信號,控制單元的D/A1和D/A2模擬輸出作為增量式積分分離式PID的輸出信號,完成發(fā)動機恒轉速閉環(huán)控制。
[0031]定義K時刻轉速差:」ek=Pl_Vl,并在增程器柴油發(fā)動機恒轉速控制裝置設定一最大允許轉速差誤差值。
[0032]當Z ek小于最大允許誤差時,投入積分項,使用PID調節(jié),即:
[0033]D/A1=KP*( Zl ek_ Zl +K1* Zl ek+KD*( Zl ek_2* Zl e^+ Zl ek_2)
[0034]D/A2=D/Al/2
[0035]當」ek大于最大允許誤差時,去掉積分項,使用H)調節(jié),SP:
[0036]D/A1=KP*( Zl ek_ Zl Θη)+Κβ*( Zl ek_2* Zl e^+ Zl ek_2)
[0037]D/A2=D/Al/2
[0038]KP、K1, Kd 為 PID 控制參數(shù)。
[0039]在增程器柴油發(fā)動機恒轉速控制裝置調整發(fā)動機達到目標轉速并穩(wěn)定工作的條件下,本實用新型的增程器柴油發(fā)動機恒轉速控制裝置還具有輸出電壓修正的功能,電壓取樣回路的UA與永磁同步發(fā)電機A相相連,UB與永磁同步發(fā)電機B相相連,UC與永磁同步發(fā)電機C相相連,此時,恒轉速控制裝置設定的輸出目標電壓Ul和UAB= (UA-UB)、UBC=(UB-UC)作為修正的輸入信號,」V作為修正輸出信號。
[0040]定義K 時刻的輸出電壓差:Z U= ((UAB-Ul)+ (UBC-Ul))/2
[0041]貝Ij=ZV=Ku* Z U
[0042]Ku為電壓調整控制參數(shù)。
[0043]此時新的目標轉速為V2=V1+ Z V
[0044]恒轉速控制裝置將根據(jù)修正目標V2重新調整發(fā)動機到恒轉速點。
[0045]本實用新型的增程器柴油發(fā)動機恒轉速控制裝置還具有故障停機的功能。柴油發(fā)動機恒轉速控制裝置的信號采集單元的第一故障信號端子SI和第二故障信號端子S2分別與柴油發(fā)動機電子控制單元的發(fā)動機故障報警信號和機油壓力低故障報警信號相連,在發(fā)動機工作時,當SI信號有效時,恒轉速控制裝置通過第二 CAN向監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出報警信號,并關閉發(fā)動機;當S2信號有效時,恒轉速控制裝置通過第二 CAN向監(jiān)控裝置發(fā)出報警信號,并延時I秒關閉發(fā)動機。
[0046]在增程器柴油發(fā)電機組控制裝置匹配標定、監(jiān)視時,第二 CAN接口和標定系統(tǒng)CAN總線相連,此時,恒轉速控制裝置通過第二 CAN接口與標定系統(tǒng)通訊,完成參數(shù)標定、系統(tǒng)實時監(jiān)視、故障讀取和清除。
[0047]在增程器柴油發(fā)電機組控制裝置運行時,第二 CAN接口和監(jiān)控系統(tǒng)CAN總線相連,此時,恒轉速控制裝置通過第二 CAN接口與監(jiān)控系統(tǒng)、動力電池管理系統(tǒng)和同步整流器相連并通訊,接收監(jiān)控系統(tǒng)控制命令、同步整流器和動力電池管理系統(tǒng)工作狀態(tài),并將控制命令和設備工作狀態(tài)反饋給中央控制單元,同時將中央控制單元狀態(tài)反饋給監(jiān)控系統(tǒng),控制命令反饋給同步整流器。
【權利要求】
1.一種增程器柴油發(fā)電機組控制裝置,包括中央處理單元、信號采集單元、第一控制單元、第二控制單元、通訊接口,其特征在于:所述中央處理單元通過四路數(shù)據(jù)輸入輸出接口分別與信號采集單元、第一控制單元、第二控制單元、通訊接口四部分相連;所述信號采集單元與轉速傳感器、電流傳感器、電壓取樣回路和發(fā)動機電子控制單元連接,采集發(fā)動機轉速傳感器信號、兩相交流電流信號、三相交流電壓信號、發(fā)動機電子控制單元故障信號,并將該信號反饋至中央處理單元;所述第一控制單元與發(fā)動機電子控制單元連接,第一控制單元接收中央處理單元控制命令,并產(chǎn)生控制信號控制發(fā)動機電子控制單元調節(jié)轉速;所述第二控制單元與交流接觸器和直流接觸器連接,第二控制單元接收中央處理單元控制命令,并產(chǎn)生控制信號控制交流接觸器和直流接觸器通斷;所述通訊接口具有兩個CAN接口,第一 CAN接口與發(fā)動機電子控制單元相連,通過CAN總線接收發(fā)動機電子控制單元的信息,并反饋給中央處理單元;第二 CAN接口與監(jiān)控系統(tǒng)、動力電池管理系統(tǒng)和同步整流器相連并通訊,接收監(jiān)控系統(tǒng)控制命令、同步整流器和動力電池管理系統(tǒng)工作狀態(tài),并將控制命令和設備工作狀態(tài)反饋給中央控制單元,同時將中央控制單元狀態(tài)反饋給監(jiān)控系統(tǒng),向同步整流器發(fā)出控制指令。
【文檔編號】F02D29/06GK203374367SQ201320396131
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權日:2013年7月4日
【發(fā)明者】張春, 李曉林, 史本鵬, 繼勇, 王秀榮, 崔夢謙, 張洪濤, 劉穎, 張紅星 申請人:天津科斯特汽車技術有限責任公司