一种多用途新能源车载移动空压站及其智能控制方法与流程

本发明涉及新能源汽车领域，尤其涉及一种多用途新能源车载移动空压站。

背景技术：

1、在隧道等户外工程施工中，需要压缩空气为动力驱动气动工程器械作业。通常采取的解决方案是在工地上建立固定的空压机站，通过管道，将所需的压缩空气输送到工程器械连接处。但是，固定空压站至少存在以下问题：

2、第一，随着输送管道加长，压力下降较多，能耗、成本都上升：在隧道工程中，随着隧道工程不断掘进，需要不断加长输送管道，造成动力传递损耗加大，叠加管道泄漏，终端工程器械的入口压力下降，如果保证工程器械正常运转，必须提升空压机出口输出压力，增加空压机设备的能耗。管道铺设和维护也造成设备成本提升。在隧洞长度超过2公里的工程，能耗增加超过3.5倍。

3、第二，高原、气候寒冷地区的长管道对压缩空气的压力下降影响显著，需要增加保温、加温设施：压缩空气输送主管道需要承受较高压力，通常采用钢管制作，受温度影响较大，在高原、低温地区造成管内压缩空气压力下降，需要提升空压机出口输出压力。如果降低环境影响，需要在管道外增加保温或加温设施，造成能耗和设备成本均大幅上升。

4、第三，场地局限性大：通常空压机站需要380伏工业用电，启动电流大，耗电量大，在部分临时工地，无法接入工业电网或具备足够的变压器容量，电动空压站无法使用。

5、如果采用内燃机驱动的车载移动空压站方案，可以在一定程度上改善上述三个问题。但是伴随着国家对落实双碳政策和环境保护的要求，以及燃油价格不断上涨，内燃机驱动的空压站在运行成本和法规上都不具备优势，在部分环保要求严格地区和长隧道工程环境下无法正常使用。

6、由于空压机能耗大，车载能源有限，因此在空压机的使用过程中，如何实现移动空压站持续、稳定、节能地对外输出气压也是移动空压站亟需解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种多用途新能源车载移动空压站，通过智能分析控制大幅提升空压机的整体工作效率、降低工作过程中的无效能耗，且空压站还具有移动灵活、适用范围广、使用方便、节能环保等优点。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种多用途新能源车载移动空压站，包括新能源汽车的底盘、整车控制器vcu、多合一控制器、电池管理系统、动力电池、空压机以及储气罐；所述整车控制器vcu与所述底盘、多合一控制器、空压机、储气罐以及电池管理系统之间保持电气连接，所述整车控制器vcu与所述底盘、多合一控制器、电池管理系统还通过can总线通讯，所述整车控制器vcu根据接收到的电气参数、状态参数进行pid闭环分析及控制；所述动力电池通过电池管理系统和多合一控制器向空压机提供工作电源。

4、更优地，所述pid闭环分析及控制包括获取储气罐当前运行情况：整车控制器vcu通过传感器获取气罐实时压力值、储气罐充气口的实时压力值以及储气罐放气口的实时压力值，计算出罐内压力变化率、充气流量以及放气流量，从而获知储气罐的当前运行情况。

5、更优地，所述pid闭环分析及控制还包括所述整车控制器vcu根据获知的当前运行情况，智能切换空压机的工作模式：当气罐实时压力值大于气罐高压值时，控制空压机进入休眠模式，当气罐实时压力值小于气罐低压值时，控制空压机退出休眠模式；当充气流量大于放气流量，且放气时间大于预设的时间阈值时，控制空压机进入最低转速模式；当充气流量小于等于放气流量，使空压机进入线性调速模式并根据所述罐内压力变化率，实时调整空压机转速；当放气流量大于等于n倍的充气流量时，控制空压机进入最大恒功率模式；所述储气罐的气罐高压值和气罐低压值为预先设置的值。

6、更优地，所述空压机处于线性调速模式时，根据罐内压力变化率实时调整空压机转速：当压力变化率在平衡点范围内时，充气流量和放气流量达到动态平衡状态，所述整车控制器vcu根据放气量线性调整空压机转速，当压力变化率超出平衡点范围，对压力变化率进行分级且设置每一级对应的转速调整值，不断调整空压机转速，直至压力变化率进入平衡点范围。

7、更优地，所述pid闭环分析及控制还包括所述整车控制器vcu智能控制空压站的充电模式：所述整车控制器vcu根据底盘的on档钥匙信号、充电口与充电桩连接a+信号、can总线充电连接报文、can总线充电握手报文、can总线电量状态报文，智能判断空压站的当前工作模式，并根据当前工作模式下发控制指令至电池管理系统和多合一控制器，使其进入相应的工作状态，所述空压站的工作模式包括休眠模式、休眠充电模式、工作模式以及工作充电模式。

8、为了解决上述问题，本发明还提供一种多用途新能源车载移动空压站的控制方法。

9、技术方案如下：

10、一种多用途新能源车载移动空压站的控制方法，所述空压站包括新能源汽车的底盘、整车控制器vcu、多合一控制器、电池管理系统、动力电池、空压机以及储气罐；所述整车控制器vcu与所述底盘、多合一控制器、空压机、储气罐以及电池管理系统之间保持电气连接，所述整车控制器vcu与所述底盘、多合一控制器、电池管理系统还通过can总线通讯，所述动力电池通过电池管理系统和多合一控制器向空压机提供工作电源；所述控制方法包括如下步骤：

11、所述整车控制器vcu通过电气连接获取与之连接的各部件的电气参数；

12、所述整车控制器vcu通过can总线获取与之连接的各部件的状态参数；

13、所述整车控制器vcu根据控制需求和接收到的电气参数、状态参数进行pid闭环分析及控制。

14、更优地，所述pid闭环分析及控制包括获取储气罐当前运行情况：整车控制器vcu通过传感器获取气罐实时压力值、储气罐充气口的实时压力值以及储气罐放气口的实时压力值，计算出罐内压力变化率、充气流量以及放气流量，从而获知储气罐的当前运行情况。

15、更优地，所述pid闭环分析及控制还包括所述整车控制器vcu根据获知的当前运行情况，智能切换空压机的工作模式：当气罐实时压力值大于气罐高压值时，控制空压机进入休眠模式，当气罐实时压力值小于气罐低压值时，控制空压机退出休眠模式；当充气流量大于放气流量，且放气时间大于预设的时间阈值时，控制空压机进入最低转速模式；当充气流量小于等于放气流量，使空压机进入线性调速模式并根据所述罐内压力变化率，实时调整空压机转速；当放气流量大于等于n倍的充气流量时，控制空压机进入最大恒功率模式；所述储气罐的气罐高压值和气罐低压值为预先设置的值。

16、更优地，所述空压机处于线性调速模式时，根据罐内压力变化率实时调整空压机转速：当压力变化率在平衡点范围内时，充气流量和放气流量达到动态平衡状态，所述整车控制器vcu根据放气量线性调整空压机转速，当压力变化率超出平衡点范围，对压力变化率进行分级且设置每一级对应的转速调整值，不断调整空压机转速，直至压力变化率进入平衡点范围。

17、更优地，所述pid闭环分析及控制还包括所述整车控制器vcu智能控制空压站的充电模式：所述整车控制器vcu根据底盘的on档钥匙信号、充电口与充电桩连接a+信号、can总线充电连接报文、can总线充电握手报文、can总线电量状态报文，智能判断空压站的当前工作模式，并根据当前工作模式下发控制指令至电池管理系统和多合一控制器，使其进入相应的工作状态，所述空压站的工作模式包括休眠模式、休眠充电模式、工作模式以及工作充电模式。

18、本发明具有如下有益效果：

19、1、本发明一种多用途新能源车载移动空压站，通过整车控制器vcu、多合一控制器、电池管理系统、空压机、储气罐传感器，结合低压电气连接、can总线电气连接实现pid闭环控制，实现新能源车载移动空压机站持续、稳定、节能地对外输出气压。

20、2、本发明一种多用途新能源车载移动空压站可以实现零排放，保护环境，改善施工作业环境；

21、3、本发明一种多用途新能源车载移动空压站，共用新能源汽车底盘完整的电力系统，实现脱离电网限制，具有适用性广、安全可靠的特点；

22、4、本发明一种多用途新能源车载移动空压站，可以靠近工程作业面，减小气管长度，提升效率，减少能源的损耗；

23、5、本发明一种多用途新能源车载移动空压站，可以共用原有车载储能和电力控制系统，节约成本。

24、6、本发明一种多用途新能源车载移动空压站，大大增强了气动工程器械的适用范围，减少了碳排放，使其适合在各种工作环境下的使用，具有较高的社会和经济效益。