专利名称：基于电空调的城市电动客车增程器及该增程器的控制方法
技术领域：
本发明涉及城市电动客车增程器的控制技术，尤其涉及一种基于电空调的城市电动客车增程器的控制技术。
背景技术：
现有增程式电动车的设计过程中，大部分都是以车辆运行时所需的平均功率作为确定增程器额定工作功率的主要依据。该种设计的缺点在于虽然延长了电动客车的续驶里程，由于设计功率过高，往往导致原动机、发电机等部件体积较大，影响整车动力系统的空间布置，且发动机的油耗也偏高，影响了整车的经济性。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有增程式电动客车由于增程器功率过高而导致原动机和发动机等部件体积大、油耗高的问题，提供一种基于电空调的城市电动客车增程器及该增程器的控制方法。基于电空调的城市电动客车增程器包括原动机4、发电机5、AC/DC转换器6、发动机电子控制器7、发电机控制器8和增程器控制器9，所述原动机4的动力输出轴与发电机5的动力输入轴连接，发电机5的电输出端与AC/DC转换器6的交流电输入端连接，该AC/DC转换器6的直流电信号输出端为城市电动客车增程器的电源信号输出端；增程器控制器9的转速信号输出端与发动机电子控制器7的转速信号输入端连接，所述发动机电子控制器7的控制信号输出端与原动机4的控制信号输入端连接，增程器控制器9的转矩信号输出端与发电机控制器8的转矩信号输入端连接，所述发电机控制器8的控制信号输出端与发电机5的控制信号输入端连接。基于电空调的城市电动客车增程器还包括电压传感器15和电流传感器16，电压传感器15用于米集输入电空调控制系统3的工作电压信号，电压传感器15的电压信号输出端与增程器控制器9通过数据总线连接，电流传感器16用于采集输入电空调控制系统3的工作电流信号，电流传感器16的电流信号输出端与增程器控制器9通过数据总线连接。基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法通过以下步骤实现:步骤一、检测获得动力电池荷电状态，并将检测获得的动力电池荷电状态发送给增程器控制器9 ；步骤二、该增程器控制器9判断所述动力电池荷电状态是否小于电池荷电状态的最小设置点，如果判断结果为是，则执行步骤三；否则，执行步骤四；步骤三、控制原动机4开始工作,并使该原动机4工作在其最高功率点；返回执行
步骤一；步骤四、判断电空调是否处于工作状态，如果判断结果为是，执行步骤五；否则，返回执行步骤一；步骤五、判断动力电池荷电状态是否大于设定阈值，如果判断结果为是，则返回执行步骤一；否则，执行步骤六；步骤六、增程器控制器9发送控制命令给发动机电子控制器7，使得原动机4工作在其最佳工作点；返回执行步骤一，实现循环控制。所述控制方法的步骤一中所述的电池荷电状态的的最小设置点在动力电池的荷电状态最高值的20%至30%之间。所述控制方法的步骤五中的设定阈值在动力电池荷电状态最高值的80%至90%之间。所述控制方法步的步骤六中的最佳工作点通过以下步骤获得:A、通过电压传感器15采集电空调控制系统3的工作电压信号，还通过电流传感器16采集电空调控制系统3的工作电流信号；B、根据获得的电压信号和电流信号计算得到电空调运行功率；C、增程器控制器9根据电空调运行功率和原动机高效区计算发动机输出转速和发电机输出转矩；D、增程器控制器9将步骤C获得的发动机输出转速传送至发动机电子控制器7 ；E、增程器控制器9将步骤C获得的发电机输出转矩送至发电机控制器8 ；所述发动机输出转速和发电机输出转矩即为增程器的最佳工作点。本发明所述的基于电空调的城市电动客车增程器及该增程器的控制方法，根据电空调运行功率、增程器原动机和发电机的高效率区来确定增程器的最佳工作点，根据动力电池荷电状态和空调工作情况决定增程器的工作状态，使增程器的输出功率低于车辆运行时所需的平均功率，发动机耗油量降低30%至50%，增强了整车的经济性，同时原动机和发电机的体积也减小30%至50%。
图1为本发明所述的基于电空调的城市电动客车增程器及该增程器的控制方法的系统结构图。图2为本发明中所述的基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法原理图。图3为本发明所述的基于电空调的城市电动客车增程器的最佳工作点获得方法流程图。
具体实施例方式具体实施方式
一，结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于电空调的城市电动客车增程器包括原动机4、发电机5、AC/DC转换器6、发动机电子控制器7、发电机控制器8和增程器控制器9,所述原动机4的动力输出轴与发电机5的动力输入轴连接,发电机5的电输出端与AC/DC转换器6的交流电输入端连接，该AC/DC转换器6的直流电信号输出端为城市电动客车增程器的电源信号输出端；增程器控制器9的转速信号输出端与发动机电子控制器7的转速信号输入端连接，所述发动机电子控制器7的控制信号输出端与原动机4的控制信号输入端连接，增程器控制器9的转矩信号输出端与发电机控制器8的转矩信号输入端连接，所述发电机控制器8的控制信号输出端与发电机5的控制信号输入端连接。
本实施方式所述的基于电空调的城市电动客车增程器在实际应用过程中，将城市电动客车增程器的电源信号输出端与电动汽车动力系统2的动力电池10的充电端、牵引电机所12用的逆变器11的直流电源输入端和空调压缩机13所用的变频器14的供电电源输入端连接。增程器I启动时，增程器控制器9通过发动机电子控制器7和发电机控制器8将原动机控制信号和发电机控制信号分别传送至原动机4和发电机5。原动机4工作且带动发电机5实现发电，所产生的交流电通过AC/DC转换器6转换成直流电输出，增程器所I发送的电能与动力电池7的电能在增程器I与动力电池7的连接处实现电能的混合。
具体实施方式
二，结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
一所述的基于电空调的城市电动客车增程的区别在于，所述增程器还包括电压传感器15和电流传感器16，电压传感器15用于米集输入电空调控制系统3的工作电压信号，电压传感器15的电压信号输出端与增程器控制器9通过数据总线连接，电流传感器16用于采集输入电空调控制系统3的工作电流信号，电流传感器16的电流信号输出端与增程器控制器9通过数据总线连接。本实施方式所述的基于电空调的城市电动客车增程器在实际应用过程中，将电压传感器15的两个探测端分别与动力电池正负极连接，将电流传感器16置于空调压缩机13所用的变频器14的供电电源输入端。
具体实施方式
三,本实施方式与具体实施方式
一所述的基于电空调的城市电动客车增程的区别在于，发电机(5)通过以下步骤选型:a、按照电动客车空调运行所要求的输出平均功率范围决定原动机额定功率和发电机额定功率；b、根据原动机额定功率，选择合适的原动机(4)，通过实验测得原动机(4)的高效工作区的转速范围；C、据原动机(4)的高效工作区的转速范围，确定发电机(5)的额定转速；d、根据原动机(4)的高效工作区范围，确定发电机(5)的输出转矩范围；e、根据动力电池正常工作时的总线电压波动范围，计算得到发电机输出额定线电压；f、建立发电机转速与电压、转矩与电流的关系，确定发电机(5)的参数，完成发电机(5)的选型。
具体实施方式
四，结合图2说明本实施方式，本实施方式所述的是实施方式一或二所述的基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法，所述控制方法通过以下步骤实现:步骤一、检测获得动力电池荷电状态，并将检测获得的动力电池荷电状态发送给增程器控制器9 ；步骤二、该增程器控制器9判断所述动力电池荷电状态是否小于电池荷电状态的最小设置点，如果判断结果为是，则执行步骤三；否则，执行步骤四；步骤三、控制原动机4开始工作，并使该原动机4工作在其最高功率点；返回执行
步骤一；步骤四、判断电空调是否处于工作状态，如果判断结果为是，执行步骤五；否则，返回执行步骤一；
步骤五、判断动力电池荷电状态是否大于设定阈值，如果判断结果为是，则返回执行步骤一；否则，执行步骤六；步骤六、增程器控制器9发送控制命令给发动机电子控制器7，使得原动机4工作在其最佳工作点；返回执行步骤一，实现循环控制。步骤一中所述的检测获得动力电池荷电状态，可以采用现有技术实现，例如采用电池荷电状态检测芯片实现动力电池的荷电状态的检测，或者采用现有动力电池荷电状态检测系统、动力电池管理系统等现有技术均能够实现动力电池荷电状态检测。由于动力电池7荷电状态过低会造成动力电池7亏损,加速动力电池7老化,所以，如果动力电池荷电状态小于最小设置点则增程器控制器9控制原动机4工作在最高功率点上，进而给动力电池7充电。当空调开启，动力电池荷电状态高于时增程器I开启的设定阈值时，此时动力电池为空调提供电能。当动力电池荷电状态高于荷电状态的最小设置点且低于增程器I开启的设定阈值时，增程器控制器9控制原动机4使其工作在其最佳工作点。增程器控制器9根据电空调运行功率控制原动机4工作在其最佳工作点，能够使得原动机4随着电空调运行功率进行工作。
具体实施方式
五，结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
四所述的基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法的区别在于，所述控制方法的步骤一中所述的电池荷电状态的的最小设置点在动力电池的荷电状态最高值的20%至30%之间。
具体实施方式
六，结合图2说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
四所述的基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法的区别在于，所述控制方法的步骤三中的设定阈值在动力电池的荷电状态最高值的80%至90%之间。
具体实施方式
七，结合图3说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式
四所述的基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法的区别在于的区别在于，所述控制方法的步骤六中的最佳工作点通过以下步骤获得:A、通过电压传感器15采集电空调控制系统3的工作电压信号，还通过电流传感器16采集电空调控制系统3的工作电流信号；B、根据获得的电压信号和电流信号计算得到电空调运行功率；C、增程器控制器9根据电空调运行功率和原动机高效区计算发动机输出转速和发电机输出转矩；D、增程器控制器9将步骤C获得的发动机输出转速传送至发动机电子控制器7 ；E、增程器控制器9将步骤C获得的发电机输出转矩送至发电机控制器8 ；所述发动机输出转速和发电机输出转矩即为增程器的最佳工作点。本实施方式的最佳工作点的获得是根据电空调运行功率计算获得增程器I的工作状态参数。
权利要求
1.基于电空调的城市电动客车增程器，其特征在于:它包括原动机(4)、发电机(5)、AC/DC转换器(6)、发动机电子控制器(7)、发电机控制器⑶和增程器控制器(9)，所述原动机(4)的动力输出轴与发电机(5)的动力输入轴连接,发电机(5)的电输出端与AC/DC转换器(6)的交流电输入端连接，该AC/DC转换器(6)的直流电信号输出端为城市电动客车增程器(I)的电源信号输出端；增程器控制器(9)的转速信号输出端与发动机电子控制器(7)的转速信号输入端连接，所述发动机电子控制器(7)的控制信号输出端与原动机(4)的控制信号输入端连接，增程器控制器(9)的转矩信号输出端与发电机控制器⑶的转矩信号输入端连接，所述发电机控制器(8)的控制信号输出端与发电机(5)的控制信号输入端连接。
2.根据权利要求1所述的基于电空调的城市电动客车增程器，其特征在于:它还包括电压传感器(15)和电流传感器(16)，电压传感器(15)用于采集输入电空调控制系统(3)的工作电压信号，电压传感器(15)的电压信号输出端与增程器控制器(9)通过数据总线连接，电流传感器(16)用于采集输入电空调控制系统(3)的工作电流信号，电流传感器(16)的电流信号输出端与增程器控制器(9)通过数据总线连接。
3.根据权利要求1所述的基于电空调的城市电动客车增程器，其特征在于:发电机(5)通过以下步骤选型: a、按照电动客车空调运行所要求的输出平均功率范围决定原动机额定功率和发电机额定功率； b、根据原动机额定功率，选择合适的原动机(4)，通过实验测得原动机(4)的高效工作区的转速范围； C、据原动机(4)的高效工作区的转速范围，确定发电机(5)的额定转速； d、根据原动机(4)的高效工作区范围，确定发电机(5)的输出转矩范围； e、根据动力电池正常工作时的总线电压波动范围，计算得到发电机输出额定线电压； f、建立发电机转速与电压、转矩与电流的关系，确定发电机(5)的参数，完成发电机(5)的选型。
4.基于权利要求1所述的基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法，其特征在于:所述控制方法通过以下步骤实现: 步骤一、检测获得动力电池荷电状态，并将检测获得的动力电池荷电状态发送给增程器控制器(9)； 步骤二、该增程器控制器(9)判断所述动力电池荷电状态是否小于电池荷电状态的最小设置点，如果判断结果为是，则执行步骤三；否则，执行步骤四； 步骤三、控制原动机(4)开始工作，并使该原动机(4)工作在其最高功率点；返回执行步骤一； 步骤四、判断电空调是否处于工作状态，如果判断结果为是，执行步骤五；否则，返回执行步骤一； 步骤五、判断动 力电池荷电状态是否大于设定阈值，如果判断结果为是，则返回执行步骤一；否则，执行步骤六； 步骤六、增程器控制器(9)发送控制命令给发动机电子控制器(7)，使得原动机(4)工作在其最佳工作点；返回执行步骤一，实现循环控制。
5.根据权利要求4所述的基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法，其特征在于:所述控制方法的步骤一中的电池荷电状态的的最小设置点在动力电池荷电状态最高值的20%至30%之间。
6.根据权利要求4所述的基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法，其特征在于:所述所述控制方法的步骤五中的设定阈值在动力电池荷电状态最高值的80%至90%之间。
7.基于权利要求4所述的基于电空调的城市电动客车增程器的控制方法，其特征在于:所述控制方法的步骤六中的最佳工作点通过以下步骤获得: A、通过电压传感器(15)采集电空调控制系统(3)的工作电压信号，还通过电流传感器(16)采集电空调控制系统(3)的工作电流信号； B、根据获得的电压信号和电流信号计算得到电空调运行功率； C、增程器控制器(9)根据电空调运行功率和原动机高效区计算发动机输出转速和发电机输出转矩； D、增程器控制器(9)将步骤C获得的发动机输出转速传送至发动机电子控制器(7)； E、增程器控制器(9)将步骤C获得的发电机输出转矩送至发电机控制器(8)； 所述发动机输出转速和发 电机输出转矩即为增程器的最佳工作点。
全文摘要
基于电空调的城市电动客车增程器及该增程器的控制方法，涉及一种基于电空调的城市电动客车增程器的控制技术。它为了解决现有增程式电动车由于增程器功率过高而导致原动机和发动机等部件体积大、油耗高的问题。本发明的增程器包括原动机、发电机、AC/DC转换器、发动机电子控制器、发电机控制器和增程器控制器。增程器控制器根据电空调运行功率和原动机高效区计算增程器最佳工作点。当空调工作时，若动力电池荷电状态高于荷电状态最小设置点且低于增程器开启的设定阈值，则启动增程器使原动机在最佳工作点工作。本发明适用于基于电空调的城市电动客车。
文档编号B60L15/00GK103192734SQ20131009018
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月20日 优先权日2013年3月20日
发明者吴晓刚, 周美兰, 丁楠楠, 刘瑞雪 申请人:哈尔滨理工大学