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CN113619557A - 一种电驱动摊铺机能量管理系统以及控制方法 - Google Patents

一种电驱动摊铺机能量管理系统以及控制方法 Download PDF

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CN113619557A CN202111012090.2A CN202111012090A CN113619557A CN 113619557 A CN113619557 A CN 113619557A CN 202111012090 A CN202111012090 A CN 202111012090A CN 113619557 A CN113619557 A CN 113619557A
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Abstract

本发明公开了一种电驱动摊铺机能量管理系统以及控制方法，包括：动力电池、增程器、用电设备、直流母线和能量管理单元；所述的动力电池、增程器和用电设备均与直流母线连接，所述能量管理单元分别与动力电池、增程器、用电设备连接，所述的能量管理单元调节增程器功率，用于实现动力电池、增程器和用电设备之间能量分配管理；所述的能量管理单元调节用电设备功率，用于实现动力电池和用电设备之间能量分配管理。本发明实现增程器、动力电池和用电设备之间能量合理分配。

Description

一种电驱动摊铺机能量管理系统以及控制方法
技术领域
本发明公开了一种电驱动摊铺机能量管理系统以及控制方法，涉及属于摊铺机技术领域。
背景技术
摊铺机主要用于道路的稳定土和沥青混凝土摊铺施工，通过输料机构将施工材料送至熨平板前，再通过熨平板熨平和振捣机构初压实，实现施工料摊铺。
针对增程式混合动力电驱动摊铺机，其动力源有动力电池和增程器两部分组成，针对多动力系统，需要匹配好增程器、动力电池和用电设备之间的功率，由于功率匹配不合理，造成以下问题：
1.增程器功率仅根据动力电池允许充电功率工作；造成设备工作状态时，动力电池长期工作在放电状态，无法在工作过程将动力电池充到理想工作状态。必要的时候需要停机充电。
2.增程器功率不能跟随用电功率自动调节，在用电设备功率较大时，造车动力电池放电电流长期超过额定放电电流，影响动力电池寿命。
3.增程器功率不能跟随用电功率自动调节，在用电设备回馈制动时，造车动力电池充电电流超过其允许充电电流，影响动力电池寿命甚至造车动力电池永久性损伤。
发明内容
本发明针对上述背景技术中的缺陷，提供一种电驱动摊铺机能量管理系统以及控制方法，实现增程器、动力电池和用电设备之间能量合理分配。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种电驱动摊铺机能量管理系统，包括：动力电池、增程器、用电设备、直流母线和能量管理单元；所述的动力电池、增程器和用电设备均与直流母线连接，所述能量管理单元分别与动力电池、增程器、用电设备连接，
所述的能量管理单元调节增程器功率，用于实现动力电池、增程器和用电设备之间能量分配管理；
所述的能量管理单元调节用电设备功率，用于实现动力电池和用电设备之间能量分配管理。
进一步的，所述动力电池既可充电储存能量也可放电释放能量，即能量可从动力电池流向直流母线，也可以从直流母线流向动力电池。
进一步的，所述增程器包括：发动机和与其串联的发电机；通过发电机电动做功启动发动机，然后发电机退出电动工作模式，进入发电模式；能量仅在启动发动机时从直流母线流向增程器，其他均由增程器流向直流母线，实现为动力电池充电，或为用电设备提供电能。
进一步的，所述用电设备工作在电动状态时，能量从直流母线流向用电设备；所述用电设备工作在发电状态时，能量从用电设备流向直流母线，实现能量回馈制动。
一种电驱动摊铺机能量管理系统的控制方法，管理系统的工作模式包括：纯电动模式和混动模式，工作模式通过模式开关进行切换。
进一步的，混动模式具体控制方法包括以下模式：
（1）增程器功率自动跟随用电功率自动调节，系统以功率P1C为动力电池充电，
其实现条件如下：当P3＜P2N - P1c时 ，且P2=P1+P3，P1=P1C；
（2）增程器以功率P2N发电，系统以功率P1为动力电池充电，
其实现条件如下：当P3≥P2N - P1c，P3＜P2N时，且P2= P2N，P1 = P2 - P3 ；
（3）增程器以功率P2N发电，动力电池以P1功率放电，
其实现条件如下：当P3≥P2N时，且P2= P2N，P1 = P3 - P2 ；
其中：P2N为增程器允许的发电功率，P1c为动力电池允许的充电功率，P1为动力电池实时功率，P2为增程器实时功率，P3为用电设备实时功率。
进一步的，纯电动模式具体控制方法包括以下模式：
（1）当能量从动力电池流向用电设备时，能量管理单元通过错峰用电或限制部分用电设备功率，保证系统各用电设备总功率不超过允许的放电功率；
（2）当能量从用电设备流向动力电池时，能量管理单元通过控制增程器中的发动机的制动扭矩，保证系统用电设备能量回馈总功率不超过动力电池允许的充电功率。
有益效果：
1.本发明的增程器柴油机工作在经济转速，实现节能。
2.本发明在混动模式下，通过增程器和动力电池的功率匹配，及动力电池可以在短时间内可以2C或更高的放电电流，实现设备极限负载下的功率需求，能量管系统自动调节增程器功率，实现动力电池、增程器、用电设备之间能量合理分配。本发明在纯电动模式下，能量管系统通过自动调节用电设备功率，实现动力电池、用电设备之间能量管理。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种电驱动摊铺机能量管理系统，包括：动力电池、增程器、用电设备、直流母线和能量管理单元；动力源1为动力电池，动力源2为增程器，所述的动力电池、增程器和用电设备均与直流母线连接，所述能量管理单元分别与动力电池、增程器、用电设备连接，
所述的能量管理单元调节增程器功率，用于实现动力电池、增程器和用电设备之间能量分配管理；
所述的能量管理单元调节用电设备功率，用于实现动力电池和用电设备之间能量分配管理。
所述动力电池既可充电储存能量也可放电释放能量，即能量可从动力电池流向直流母线，也可以从直流母线流向动力电池。
所述增程器包括：发动机和与其串联的发电机；通过发电机电动做功启动发动机，然后发电机退出电动工作模式，进入发电模式；能量仅在启动发动机时从直流母线流向增程器，其他均由增程器流向直流母线，实现为动力电池充电，或为用电设备提供电能。
所述用电设备工作在电动状态时，能量从直流母线流向用电设备；所述用电设备工作在发电状态时，能量从用电设备流向直流母线，实现能量回馈制动。
一种电驱动摊铺机能量管理系统的控制方法，管理系统的工作模式包括：纯电动模式和混动模式，工作模式通过模式开关进行切换。
进一步的，混动模式具体控制方法包括以下模式：
（1）增程器功率自动跟随用电功率自动调节，系统以功率P1C为动力电池充电，
其实现条件如下：当P3＜P2N - P1c时 ，且P2=P1+P3，P1=P1C；
（2）增程器以功率P2N发电，系统以功率P1为动力电池充电，
其实现条件如下：当P3≥P2N - P1c，P3＜P2N时，且P2= P2N，P1 = P2 - P3 ；
（3）增程器以功率P2N发电，动力电池以P1功率放电，
其实现条件如下：当P3≥P2N时，且P2= P2N，P1 = P3 - P2 ；
其中：P2N为增程器允许的发电功率，P1c为动力电池允许的充电功率，P1为动力电池实时功率，P2为增程器实时功率，P3为用电设备实时功率。
进一步的，纯电动模式具体控制方法包括以下模式：
（1）当能量从动力电池流向用电设备时，能量管理单元通过错峰用电或限制部分用电设备功率，保证系统各用电设备总功率不超过允许的放电功率；
（2）当能量从用电设备流向动力电池时，能量管理单元通过控制增程器中的发动机的制动扭矩，保证系统用电设备能量回馈总功率不超过动力电池允许的充电功率。
本发明的增程器柴油机工作在经济转速，实现节能。
本发明在混动模式下，通过增程器和动力电池的功率匹配，及动力电池可以在短时间内可以2C或更高的放电电流，实现设备极限负载下的功率需求，能量管系统自动调节增程器功率，实现动力电池、增程器、用电设备之间能量合理分配。本发明在纯电动模式下，能量管系统通过自动调节用电设备功率，实现动力电池、用电设备之间能量管理。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电驱动摊铺机能量管理系统，其特征在于，包括：动力电池、增程器、用电设备、直流母线和能量管理单元；所述的动力电池、增程器和用电设备均与直流母线连接，所述能量管理单元分别与动力电池、增程器、用电设备连接，
所述的能量管理单元调节增程器功率，用于实现动力电池、增程器和用电设备之间能量分配管理；
所述的能量管理单元调节用电设备功率，用于实现动力电池和用电设备之间能量分配管理。
2.根据权利要求1所述的一种电驱动摊铺机能量管理系统，其特征在于，所述动力电池既可充电储存能量也可放电释放能量，即能量可从动力电池流向直流母线，也可以从直流母线流向动力电池。
3.根据权利要求1所述的一种电驱动摊铺机能量管理系统，其特征在于，所述增程器包括：发动机和与其串联的发电机；通过发电机电动做功启动发动机，然后发电机退出电动工作模式，进入发电模式；能量仅在启动发动机时从直流母线流向增程器，其他均由增程器流向直流母线，实现为动力电池充电，或为用电设备提供电能。
4.根据权利要求1所述的一种电驱动摊铺机能量管理系统，其特征在于，所述用电设备工作在电动状态时，能量从直流母线流向用电设备；所述用电设备工作在发电状态时，能量从用电设备流向直流母线，实现能量回馈制动。
5.基于上述权利要求1~4任一项所述的一种电驱动摊铺机能量管理系统的控制方法，其特征在于，管理系统的工作模式包括：纯电动模式和混动模式，工作模式通过模式开关进行切换。
6.根据权利要求5所述的一种电驱动摊铺机能量管理系统的控制方法，其特征在于，混动模式具体控制方法包括以下模式：
（1）增程器功率自动跟随用电功率自动调节，系统以功率P1C为动力电池充电，
其实现条件如下：当P3＜P2N - P1c时 ，且P2=P1+P3，P1=P1C；
（2）增程器以功率P2N发电，系统以功率P1为动力电池充电，
其实现条件如下：当P3≥P2N - P1c，P3＜P2N时，且P2= P2N，P1 = P2 - P3 ；
（3）增程器以功率P2N发电，动力电池以P1功率放电，
其实现条件如下：当P3≥P2N时，且P2= P2N，P1 = P3 - P2 ；
其中：P2N为增程器允许的发电功率，P1c为动力电池允许的充电功率，P1为动力电池实时功率，P2为增程器实时功率，P3为用电设备实时功率。
7.根据权利要求5所述的一种电驱动摊铺机能量管理系统的控制方法，其特征在于，纯电动模式具体控制方法包括以下模式：
（1）当能量从动力电池流向用电设备时，能量管理单元通过错峰用电或限制部分用电设备功率，保证系统各用电设备总功率不超过允许的放电功率；
（2）当能量从用电设备流向动力电池时，能量管理单元通过控制增程器中的发动机的制动扭矩，保证系统用电设备能量回馈总功率不超过动力电池允许的充电功率。
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