一种电动客车电动化辅助系统的能量管理方法
【专利摘要】本发明提供的一种面向电动公交车典型工况的电动化辅助系统能量管理方法，主要是利用了城市公交车线路固定、行驶车速及进出站过程符合统计规律的特点，从电动空调系统、空压机、电动助力转向系统三个方面提出了能量管理的方法，从典型工况片段入手，针对电动公交车的起动、自由驾驶、进站（制动）、换乘（停止）、出站（再起动）过程设计了电动化辅助系统的能量管理方法，从而达到了降低能耗、减少动力电池充放电效率损失、有效保护动力电池组的目的。
【专利说明】一种电动客车电动化辅助系统的能量管理方法
【技术领域】
[0001]本发明属于新能源汽车【技术领域】，具体涉及纯电动公交车、混合动力公交车的电动化辅助系统的能量管理方法。
【背景技术】
[0002]近年来，节能环保理念在各大【技术领域】得到大力倡导，在国家政策及专项科研项目、资金的支持下，电动公交车作为城市公交系统当中的一项新能源产品，在我国各省市逐步推广，从产品试制阶段逐步走向了投入示范运行的阶段。在国家科研机构、汽车生产企业以及合作单位、高校的共同努力下，我国的电动公交车在推广使用阶段将带动一系列用于提升产品动力性、安全性、舒适性以及节能减排的高新技术。
[0003]目前，投入使用的电动公交车主要包括纯电动公交车、插电式电动公交车以及混合动力公交车，无论哪种电动公交车的技术研发，都不能脱离公交车作为一种典型的公共交通工具的属性，因此，对公交车基本结构、基本功能以及公交车行驶工况的研究，是电动公交车研究的基础。另一方面，减少能源消耗，即提高电动公交车的能源经济性，是新能源车辆的研究重点之一，从公交车的典型工况入手，采用不同的控制方法以及节能装置，从而提高电动公交车的经济性，是研究的热点内容之一。
[0004]研究表明，从能源消耗终端来看，辅助系统(主要包括空调系统、空压机、助力转向装置以及其他低压电器设备)是电动公交车能源消耗的主要部分之一，并且随着环境温度、路况等因素的变化而变化，对总体能耗影响显著；但是目前电动公交车的辅助系统，保留了传统车辆辅助系统的设计，例如，空调系统只考虑冷暖的自动调节以达到设定温度，未考虑城市公交车的典型工况和公交车的运行特点，造成了能源的不合理利用甚至浪费。因此，有必要从城市公交车的典型工况入手，优化电动公交车辅助系统的控制、能量管理方法，以达到节省能耗的目的。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有电动公交车辅助系统独立运行，工作状态不受公交车运行状态约束的特点，提供一种面向电动公交车典型工况的辅助系统能量管理方法，目的在于利用城市公交车线路固定、行驶车速及进出站过程符合统计规律的特点，减少辅助系统能耗。
[0006]为了达到减少辅助系统能耗的目的，本发明提出一种电动公交车辅助系统的能量管理方法，具体思路如下:
[0007]本发明的电动客车电动化辅助系统包括电动客车用电动空调、空压机、电动助力转向系统，而这三者的电动化执行机构分别为电动空调压缩机、空压机电动打气泵、助力转向油泵电机，这三个电动化执行机构均和辅助系统集成控制器相连，同时辅助系统集成控制器还和驱动电机/发电机控制器相连；辅助系统集成控制器和动力电池组连接，动力电池组通过驱动电机/发电机控制器和驱动电机/发电机连接。
[0008]本发明的一种电动客车电动化辅助系统的能量管理方法中，由电动化辅助系统集成控制器根据公交车的运行工况对电动空调压缩机、空压机电动打气泵、助力转向油泵电机实施控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1本发明的电动客车电动化辅助系统控制结构
[0010]其中:1.辅助系统集成控制器，2.电动空调压缩机，3.助力转向油泵电机，4.空压机电动打气泵，5.动力电池组，6.驱动电机/发电机控制器，7.驱动电机/发电机。
[0011]图2 —种典型的电动公交车工况片段
[0012]其中:起动过程，电动公交车整车上电，辅助系统中低压电器设备及空调系统即开始工作，驾驶指令发出后，车辆进入加速过程；自由驾驶过程，即电动公交车在两个站点之间的运行过程，包括电动公交车的加速、减速、匀速以及转向过程，但车辆不完全停止，车门不进行开闭作业；进站(制动)过程，电动公交车向目标车站靠近，在机械制动和电制动的共同作用下，车辆减速直至停止；换乘(停止)过程，空压机工作，车门开闭，乘客换乘引起车厢内外空气交换以及车辆负载变化；出站(再起动)过程,驱动电机启动，电动公交车加速,进入下一个工况片段。
【具体实施方式】
[0013]现结合附图作进一步明。
[0014]现将本发明所述的一种电动客车电动化辅助系统的能量管理方法按照对电动空调系统、电动助力转向系统、空压机系统具体的控制过程进行分别描述:
[0015]一、电动空调系统能量管理方法:
[0016]1，电动空调系统的电动空调压缩机由辅助系统集成控制器进行控制，并且由辅助系统集成控制器对空调系统的工作状态进行管理；
[0017]2，在起动过程中，动力电池组功率负荷较高，辅助系统集成控制器控制电动空调压缩机停机，以减轻动力电池组功率负荷并减少能量消耗；
[0018]3，在自由驾驶过程中，除紧急加速、制动工况外，动力电池组的功率负荷较低，动力电池组通过辅助系统集成控制器向空调压缩机电机供电，空调正常工作；
[0019]4，在进站(制动)过程中，辅助系统集成控制器从CAN总线读取车辆的行驶状态，判断车辆的进站过程，在车辆进站时提前控制空调压缩机电机停机，通过提前关闭空调系统，降低车厢内外温度的温差，进而减少换乘时车厢内外的热交换，达到节省能量消耗的目的；
[0020]5，在换乘(停止)过程中，车门打开，车厢内外空气产生对流，进行热交换，辅助系统集成控制器控制空调系统保持关闭，避免此时进行的恒温调节导致的能量浪费。
[0021]二、电动助力转向系统能量管理方法:
[0022]针对城市公交车线路固定的特点，辅助系统集成控制器可以从CAN总线读取车辆的运行状态及历史信息，判断自由驾驶过程中电动公交车辆固定的并线转向、出线转向路段以及左/右转向路口，提前进行转向油泵电机的使能和工作过程控制，从而优化助力转向油泵电机输出力(力矩)的大小，在满足需求的情况下可以尽量减小转向助力电机的输出功率，从而达到减小能耗的目的。[0023]三、空压机系统能量管理方法:
[0024]1，电动公交车用空压机系统主要用于气动辅助制动以及气动车门开闭，当空压机电动打气泵用于机械制动时，空压机电动打气泵由动力电池组通过辅助系统集成控制器进行供电，保证制动时空压机电动打气泵的功率需求及稳定；当空压机用于车门开闭时，由动力电池组和驱动电机/发电机控制器共同通过辅助系统集成控制器对空压机电动打气泵进行供电；
[0025]2，考虑到城市公交车的工作特点，即车门开闭总是发生在车辆制动之后、起动之前，同时电动客车在电机制动过程中可利用驱动电机/发电机可进行发电，因此，在进站(制动)过程中，将电机制动回收的电量优先通过辅助系统集成控制器提供给空压机电动打气泵，用于及时补充空压机的压力损失，以保证车门开闭和储气罐正常的压力，若电机制动回收的电能不足以完成空压机电动打气泵的打气过程，则由动力电池组通过辅助系统集成控制器向空压机电动打气泵进行补充供电，这样提高了制动回收的能量利用率，减少了动力电池组充放电的环节，同时缓解了制动过程中动力电池组的充电功率，还有助于提高电池的使用寿命。
【权利要求】
1.一种电动客车电动化辅助系统，包括辅助系统集成控制器(I)、电动空调压缩机(2)、助力转向油泵电机(3)、空压机电动打气泵(4)，其特征在于:电动空调压缩机(2)、助力转向油泵电机(3)、空压机电动打气泵(4)均没有各自的子控制器，三者均由辅助系统集成控制⑴负责集成控制，同时辅助系统集成控制器⑴还和和驱动电机/发电机控制器(6)相连；辅助系统集成控制器(I)和动力电池组(5)连接，动力电池组(5)通过驱动电机/发电机控制器(6)和驱动电机/发电机(7)连接。
2.如权利要求1所述的一种电动客车电动化辅助系统，其特征在于，一种电动客车电动空调系统能量管理方法，其特征如下:电动空调系统的电动空调压缩机(2)由辅助系统集成控制器(I)进行控制，并且由辅助系统集成控制器(I)对空调系统的工作状态进行管理；在起动过程中，动力电池组(5)功率负荷较高，辅助系统集成控制器(I)控制电动空调压缩机⑵停机，以减轻动力电池组(5)功率负荷并减少能量消耗；在自由驾驶过程中，除紧急加速、制动工况外，动力电池组(5)的功率负荷较低，动力电池组(5)通过辅助系统集成控制器(I)向电动空调压缩机(2)供电；在进站(制动)过程中，在车辆进站时提前控制电动空调压缩机(2)停机，降低车厢内外温度的温差，进而减少换乘时车厢内外的热交换，达到节省能量消耗的目的；在换乘(停止)过程中，车门打开，车厢内外空气产生对流，进行热交换，辅助系统集成控制器(I)控制空调系统保持关闭，避免此时进行的恒温调节导致的能量浪费。
3.如权利要求1所述的一种电动客车电动化辅助系统，其特征在于一种电动客车电动助力转向系统的能量管理方法，其特征如下:电动助力转向系统的助力转向油泵电机(3)由辅助系统集成控制器(I)进行控制，并且由辅助系统集成控制器(I)对电动助力转向系统的工作状态进行管理；针对城市公交车线路固定的特点，辅助系统集成控制器(I)可以根据车辆的运行状态及历史信息，判断自由驾驶过程中电动公交车辆固定的并线转向、出线转向路段以及左/右转向路口，提前进行转向油泵电机(3)的使能和工作过程控制，从而优化助力转向油泵电机⑶的输出功率,从而达到减小能耗的目的。
4.如权利要求1所述的一种电动客车电动化辅助系统，其特征在于一种电动客车空压机系统的能量管理方法，其特征如下:空压机统的空压机电动打气泵(4)由辅助系统集成控制器(I)进行控制，并且由辅助系统集成控制器(I)对空压机系统的工作状态进行管理；考虑到城市公交车的工作特点，即车门开闭总是发生在车辆制动之后、起动之前，同时电动客车在车辆制动过程中可利用驱动电机/发电机(7)可进行发电，因此，在进站(制动)过程中，将电机制动回收的电量优先通过辅助系统集成控制器(I)提供给空压机电动打气泵⑷，用于及时补充空压机的压力损失，以保证车门开闭和储气罐正常的压力，若电机制动回收的电能不足以完成空压机电动打气泵(4)的打气过程，再由动力电池组(5)通过辅助系统集成控制器(I)向空压机电动打气泵(4)进行补充供电，从而提高制动回收的能量利用率，减少了动力电池组充放电的环节，同时缓解了制动过程中动力电池组(5)的充电功率，有助于提高动力电池组(5)的使用寿命。
【文档编号】B60L15/00GK103723052SQ201310752019
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】何洪文, 彭剑坤, 曾备, 刘真通, 卢兵 申请人:北京理工大学