CN203713586U - 电动客车增程器的集成控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动客车增程器的集成控制系统，即本控制系统的发电机与发动机机械连接，发动机控制器和发电机控制器控制发动机和发电机的运行，电池管理模块控制动力电池充放电，发电机控制器通过高压直流母线连接动力电池；发动机控制器与发电机控制器之间通过第一CAN通讯总线连接，整车控制器、发电机控制器和电池管理模块之间通过第二CAN通讯总线连接，整车控制器对发电机控制器和电池管理模块进行控制，发动机信息由发电机控制器从第一CAN通讯总线获取后通过第二CAN通讯总线转发给整车控制器。本控制系统简化整车控制策略，发电机和发动机能够更好协同工作，并选取最优工作点，确保增程器可靠稳定运行，避免车辆失控。

Description

电动客车增程器的集成控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种电动客车增程器的集成控制系统。

背景技术

通常电动客车中增程器由发动机及与发动机曲轴联接的发电机构成，电能为电动客车主要的驱动能源，增程器为备用能源，以此解决纯电动汽车续驶里程短的问题。当电池电量不足时，增程器即启动工作，发电机工作于发电模式下，将发动机输入的机械能转化为电能，以此补充车辆行驶所需的电能。

电动客车中通常由整车控制器对整车的能量进行管理及分配，而整车控制器一般根据车辆行驶过程中电池SOC值的变化情况，确定所需要补充的功率大小，对增程器中的发动机和发电机作为两个部件分别进行控制，整车控制器分别向发动机控制器和发电机控制器发送控制指令，由发动机控制器控制发动机工作在特定转速，发电机控制器控制发电机输出所需的力矩大小，以达到所需输出功率的目的，或者发动机做扭矩闭环控制，发电机做速度闭环控制。整车控制器需要来选择发动机和发电机的工作点，并且需要协调两者的控制。这种控制模式下，整车控制器所选择的工作点油耗并不一定最优，控制模式也较为复杂，选择工作点不合适还可能出现车辆失控的情况，当发动机或发电机出现异常情况时，并不能更好的了解两者的运行情况以选择合适快速的处理措施。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种电动客车增程器的集成控制系统，本控制系统克服了传统增程器控制的缺陷，简化了整车控制策略，发电机和发动机能够更好的协同工作，并选取最优工作点，确保增程器的可靠稳定运行，避免车辆失控。

为解决上述技术问题，本实用新型电动客车增程器的集成控制系统包括发动机、发电机、整车控制器、发动机控制器、发电机控制器、电池管理模块和动力电池，所述发电机转轴与所述发动机曲轴机械连接，所述发动机控制器和发电机控制器分别控制所述发动机和发电机的运行，所述电池管理模块控制所述动力电池充放电，所述发电机控制器通过高压直流母线连接所述动力电池；所述发动机控制器与发电机控制器之间通过第一CAN通讯总线连接，相互之间通过第一CAN通讯总线交换数据，所述整车控制器、发电机控制器和电池管理模块之间通过第二CAN通讯总线连接，所述整车控制器根据整车能量管理需求对发电机控制器和电池管理模块进行控制，其中所需要的发动机信息由发电机控制器从第一CAN 通讯总线获取后通过第二CAN 通讯总线转发给整车控制器。

进一步，上述发电机是永磁同步电机。    

由于本实用新型电动客车增程器的集成控制系统采用了上述技术方案，即本控制系统的发电机转轴与发动机曲轴机械连接，发动机控制器和发电机控制器分别控制发动机和发电机的运行，电池管理模块控制动力电池充放电，发电机控制器通过高压直流母线连接动力电池；发动机控制器与发电机控制器之间通过第一CAN通讯总线连接，相互之间通过第一CAN通讯总线交换数据，整车控制器、发电机控制器和电池管理模块之间通过第二CAN通讯总线连接，整车控制器根据整车能量管理需求对发电机控制器和电池管理模块进行控制，其中所需要的发动机信息由发电机控制器从第一CAN 通讯总线获取后通过第二CAN 通讯总线转发给整车控制器。本控制系统克服了传统增程器控制的缺陷，简化了整车控制策略，发电机和发动机能够更好的协同工作，并选取最优工作点，确保增程器的可靠稳定运行，避免车辆失控。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型电动客车增程器的集成控制系统的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型电动客车增程器的集成控制系统包括发动机1、发电机2、整车控制器3、发动机控制器4、发电机控制器5、电池管理模块6和动力电池7，所述发电机2转轴与所述发动机1曲轴机械连接，所述发动机控制器4和发电机控制器5分别控制所述发动机1和发电机2的运行，所述电池管理模块6控制所述动力电池6充放电，所述发电机控制器5通过高压直流母线8连接所述动力电池7；所述发动机控制器4与发电机控制器5之间通过第一CAN通讯总线91连接，相互之间通过第一CAN通讯总线91交换数据，所述整车控制器3、发电机控制器5和电池管理模块6之间通过第二CAN通讯总线92连接，所述整车控制器3根据整车能量管理需求对发电机控制器5和电池管理模块6进行控制，其中所需要的发动机1信息由发电机控制器5从第一CAN 通讯总线91获取后通过第二CAN 通讯总线92转发给整车控制器3。

进一步，上述发电机2是永磁同步电机。永磁同步电机具有效率高、体积小的优点。

本控制系统中将发动机和发电机组成的增程器作为一个整体，由发电机控制器集成控制，整车控制器通过电池管理模块获取动力电池的SOC值情况，根据动力电池SOC值，整车控制器通过第二CAN 通讯总线向发电机控制器发出此时所需发电的功率大小控制指令，发电机控制器接收到整车控制器的控制指令后，根据发电机和发动机匹配优化的结果，选择油耗最优的工作点，即发动机转速及发电机扭矩值，控制增程器工作在发动机和发电机优化标定后的最优工作点。发电机和发动机做过优化标定，由发电机控制器选择工作点，达到最大节油的目的，发电机控制器通过第一CAN 通讯总线向发动机控制器发送转速控制指令，由发动机控制器将发动机控制到要求的转速，发电机控制器控制发电机输出所需扭矩，从而满足整车控制器要求的输出功率；本控制系统同时能够简化整车控制器对增程器的控制策略，使增程器工作更加可靠；发动机和发电机两者可以更好的协同工作，控制响应更快，工作更稳定。

通常增程器有四种基本状态：停机、怠速、启动和发电；整车控制器根据动力电池SOC值及允许充放电电流等的情况，通过第二CAN 通讯总线向发电机控制器发送增程器的工作指令，发电机控制器接收到整车控制器发送的指令后，通过第一CAN 通讯总线向发动机控制器发送合适的控制指令，从而完成增程器的控制，同时发电机控制器通过第二CAN 通讯总线向整车控制器反馈发动机及发电机的运行数据及状态。

本控制系统增程器各工作状态控制操作方式如下：

增程器启动控制：当发电机控制器接收到整车控制器发出的增程器启动指令后，发电机控制器首先发送发动机点火信号，然后控制发电机以速度环工作，目标转速为发动机的怠速转速(750rpm)，发电机控制器撤销速度控制指令，发动机控制器控制发动机点火启动，发动机启动成功后即进入怠速工作，发电机控制器切换到扭矩控制模式，进入随动状态，同时通过第二CAN 通讯总线向整车控制器发送发动机是否启动成功、怠速工作状态等信息，然后等待接受整车控制器的下一步工作指令；

增程器恒功率发电工作：发电机控制器接收到整车控制器的功率指令后，按照与发动机匹配优化标定后的最优油耗曲线，选择合适的转速及扭矩工作点，然后发电机控制器向发动机控制器发送转速控制指令，发动机控制器控制发动机工作在要求的目标转速，当发电机控制器检测到发动机已稳定工作在要求的目标转速后，发电机控制器控制发电机输出需求的扭矩，完成增程器的恒功率发电控制；

增程器停机：当动力电池的SOC值达到整车要求时，不需增程器继续发电，整车控制器可向发电机控制器发送增程器停止指令，发电机控制器接收到停机指令后，首先控制撤销发电机输出扭矩，然后向发动机控制器发送怠速工作指令，当检测到发动机进入怠速模式后，发电机控制器控制关闭发动机点火信号，发动机熄火停机。

本控制系统采用发电机控制器对增程器进行集成控制，该控制策略相对传统增程器控制方式有以下优点：第一，简化了整车控制策略，发电机和发动机能够更好的协同工作；第二，发电机和发动机匹配优化后，能够选择最优工作点，以降低油耗；第三，发电机控制器获取发动机的工作状态，防止将发动机拖飞或转速拉低；第四，当发动机故障或异常时，可以更快的响应及动作，防止继续工作导致发动机损坏；第五，相比较传统发动机扭矩闭环及发电机转速闭环的控制方式，功率输出更稳定，母线电流波动更小。

Claims (2)

1.一种电动客车增程器的集成控制系统，包括发动机、发电机、整车控制器、发动机控制器、发电机控制器、电池管理模块和动力电池，所述发电机转轴与所述发动机曲轴机械连接，所述发动机控制器和发电机控制器分别控制所述发动机和发电机的运行，所述电池管理模块控制所述动力电池充放电，所述发电机控制器通过高压直流母线连接所述动力电池，其特征在于：所述发动机控制器与发电机控制器之间通过第一CAN通讯总线连接，相互之间通过第一CAN通讯总线交换数据，所述整车控制器、发电机控制器和电池管理模块之间通过第二CAN通讯总线连接，所述整车控制器根据整车能量管理需求对发电机控制器和电池管理模块进行控制，其中所需要的发动机信息由发电机控制器从第一CAN 通讯总线获取后通过第二CAN 通讯总线转发给整车控制器。

2.根据权利要求1所述的电动客车增程器的集成控制系统，其特征在于：所述发电机是永磁同步电机。