CN102606323B

CN102606323B - 一种车载一键式恒频发电系统、控制系统及控制方法

Info

Publication number: CN102606323B
Application number: CN 201210112258
Authority: CN
Inventors: 马良杰; 寇西征; 张志勇; 夏佳磊; 许杰
Original assignee: Dongfeng Motor Corp
Current assignee: Dongfeng Motor Corp
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2032-04-17
Also published as: CN102606323A

Abstract

本发明提供一种车载一键式恒频发电系统、控制系统及控制方法，起动机通过皮带与电控发动机相连，电控发动机通过输出轴与动力分配器相连，动力分配器内部的齿轮组将动力输出到湿式离合器的一端，湿式离合器的另一端与交流发电机相连。设动力分配控制器，发动机管理单元通过CAN总线与动力分配控制器连接，动力分配控制器的输入端连接安装在湿式离合器处的压力传感器、安装在动力分配器的机油温度传感器、湿式离合器输出轴转速传感器、一键发电开关，动力分配控制器的输出端连接离合器开关电磁阀。本发明通过一键操作，即能实现2s内向车载用电设备提供稳定恒频电力，实现了用电设备的快速启动，特别适合于有快速供电响应要求的专用车辆。

Description

一种车载一键式恒频发电系统、控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于车载供电系统，具体涉及利用大功率电控发动机的动力输出、基于自动控制技术实现车载发电机的一种车载一键式恒频发电系统、控制系统及控制方法，适用于配备车载用电设备的各种专用车辆。

背景技术

在部分专用车辆上配备了大量用电设备，为保证获得恒频交流电源输出，其供电系统通常利用独立安装的涡轮发动机的动力输出，通过联轴器与交流发电机的转轴相连接，在涡轮发动机起动或停止时，由于交流发电机的惯量大，带来过大的冲击载荷，从而导致传动系统寿命短、可靠性差，直接影响造成了用电设备的故障率高，不能正常使用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种车载一键式恒频发电系统、控制系统及控制方法，该系统能够通过一键操作，实现车载用电设备的快速恒频供电。

本发明采用的技术方案是：本发明的一种车载一键式恒频发电系统包括发动机管理单元、电控发动机、起动机、动力分配器、湿式离合器、离合器开关电磁阀、交流发电机、一键发电开关，所述起动机通过皮带与电控发动机相连，电控发动机通过输出轴与动力分配器相连，动力分配器内部的齿轮组将动力输出到湿式离合器的一端，湿式离合器7的另一端与交流发电机相连。

一种车载一键式恒频发电控制系统，包括发动机管理单元、一键发电开关、点火开关、离合器开关电磁阀，设动力分配控制器，发动机管理单元通过CAN总线与动力分配控制器连接，动力分配控制器的输入端连接安装在湿式离合器处的压力传感器、安装在动力分配器的机油温度传感器、湿式离合器输出轴转速传感器、一键发电开关，动力分配控制器的输出端连接离合器开关电磁阀。

所述的动力分配控制器包括MCU微控制单元，MCU微控制单元的输入端通过AD采样电路与压力传感器、机油温度传感器连接，通过数字IO处理电路与一键发电开关连接，通过PWM采样电路与湿式离合器输出轴转速传感器连接；MCU微控制单元的输出端通过数字IO处理电路与离合器开关电磁阀连接。

所述的动力分配控制器的输出与下电保护继电器连接，下电保护继电器的常开触点与点火开关并联。

一种车载一键式恒频发电控制方法，控制流程如下：

1)系统初始化；

2)动力分配控制器检测湿式离合器油压传感器、机油温度传感器、离合器开关电磁阀、湿式离合器输出轴转速传感器的信号和发动机管理单元发出的CAN信号，进行状态判别，若有故障，则进入故障与失效保护模式，发送故障报文、故障报警；否则进入步骤3)；

3)动力分配控制器检测一键发电开关的开关状态，若一键发电开关的状态未改变，则进入步骤4)；否则，若一键发电开关状态为闭合，则闭合下电保护继电器，打开离合器开关电磁阀；若一键发电开关状态为断开，则关闭离合器开关电磁阀，断开下电保护继电器，进入步骤4)；

4)动力分配控制器采集湿式离合器油压传感器的压力信号，判断是否到达正常范围，若到达正常范围，则向发动机管理单元发送怠速提升请求报文PTO，发动机响应计时开始，进入步骤6)；否则，进入步骤5)；

5)动力分配控制器计算发动机响应时间，判断是否超时，若未超时，则进入步骤6)；否则，置发动机显示超时故障标识，进入故障与失效保护模式；

6)动力分配控制器接收CAN总线网络报文，解析出发动机转速信号，采集湿式离合器输出轴转速信号；当两转速信号达到预定目标时，则置系统正常发电标志，进入步骤3)；当两转速信号未达到预定目标时，则计算响应时间，若未超时，进入步骤3)，若超时，置系统故障标识，进入故障与失效保护模式。

本发明的技术效果：本发明通过一键操作，即能实现2s内向车载用电设备提供稳定恒频电力，实现了用电设备的快速启动，特别适合于有快速供电响应要求的专用车辆。

本发明能够在常温或者借助辅助加热装置对发动机预热后的低温环境或者暖机状态下，可以通过一键操作实现2秒内给车载用电设备的快速供电。下电保护继电器的设置，使得一旦进入发电模式，对点火开关的操作将无效，起到保护用电设备的作用。因为本车载发电系统的操作简单，不会出现误操作，且能够实现快速供电，对要求高精度恒频的电力输出的专用车辆具有非常重要的意义和作用。

附图说明

图1是本发明的系统组成示意图。

图2是本发明的动力分配控制器原理框图。

图3是本发明的工作流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种车载一键式恒频发电系统包括发动机管理单元1、电控发动机4、起动机3、动力分配器5、湿式离合器7、离合器开关电磁阀8、交流发电机11、一键发电开关6，所述起动机3通过皮带传动与电控发动机4相连，电控发动机4通过输出轴与动力分配器5相连，动力分配器5内部的齿轮组将动力输出到湿式离合器7的一端，湿式离合器7的另一端与交流发电机11相连。

动力分配器5包括一个输入轴、一个中间轴和多个输出轴，输入轴到中间轴之间通过锥齿轮传动，使输入轴与输出轴沿垂直方向分布。在输入轴上设有皮带轮，为装置提供皮带轮输出接口。在中间轴和输出轴之间设有湿式离合器7，通过控制湿式离合器7的分离、接合来实现动力传递的通断。

本发明的一种车载一键式恒频发电控制系统包括发动机管理单元1、一键发电开关6、点火开关9、离合器开关电磁阀8，设动力分配控制器2，发动机管理单元1通过CAN总线与动力分配控制器2连接，动力分配控制器2的输入端连接安装在湿式离合器处的压力传感器14、安装在动力分配器的机油温度传感器13、湿式离合器输出轴转速传感器15、一键发电开关6，动力分配控制器2的输出端连接离合器开关电磁阀8。同时连接报警指示灯。

所述的动力分配控制器2的输出与下电保护继电器10连接，下电保护继电器10的常开触点与点火开关9并联。12是低压蓄电池组，

图2是本发明的动力分配控制器原理框图：动力分配控制器包括MCU微控制单元，MCU微控制单元的输入端通过AD采样电路与压力传感器14、机油温度传感器13连接，通过数字IO处理电路与一键发电开关6连接，通过PWM采样电路与湿式离合器输出轴转速传感器15连接；MCU微控制单元的输出端通过数字IO处理电路与离合器开关电磁阀8连接。

系统基本工作过程为：

如图1所示，在工作状况下，通过操作车辆点火开关9，由低压蓄电池组12提供电能使起动机3转动，起动机3拖动电控发动机4。当电控发动机4稳定在怠速时，将一键发电开关6闭合，动力分配控制器2检测到发电请求信号，开启离合器开关电磁阀8，通过独立油路建立油压使湿式离合器7结合，当检测到压力到达预设值时表明湿式离合器7结合完毕，动力分配控制器2通过CAN总线发送发动机升速请求的PTO报文给发动机管理单元1，同时发送下电保护命令，使下电保护继电器10闭合，发动机管理单元1接收到PTO报文，开始响应动力分配控制器2的发动机升速请求。此时，电控发动机4通过后续的机械连接装置拖动交流发电机11发电。

图3是本发明的工作流程示意图：控制流程如下：

1)系统初始化；

2)动力分配控制器2检测湿式离合器油压传感器14、机油温度传感器13、离合器开关电磁阀8、湿式离合器输出轴转速传感器15的信号和发动机管理单元发出的CAN信号，进行状态判别，若有故障，则进入故障与失效保护模式，发送故障报文、故障报警；否则进入步骤3)；

3)动力分配控制器2检测一键发电开关6的开关状态，若一键发电开关6的状态未改变，则进入步骤4)；否则，若一键发电开关6状态为闭合，则闭合下电保护继电器10，打开离合器开关电磁阀8；若一键发电开关状态为断开，则关闭离合器开关电磁阀8，断开下电保护继电器10，进入步骤4)；

4)动力分配控制器2采集湿式离合器油压传感器14的压力信号，判断是否到达正常范围，若到达正常范围，则向发动机管理单元1发送怠速提升请求报文PTO，发动机响应计时开始，进入步骤6)；否则，进入步骤5)；

5)动力分配控制器2计算发动机响应时间，判断是否超时，若未超时，则进入步骤6)；否则，置发动机显示超时故障标识，进入故障与失效保护模式；

6)动力分配控制器2接收CAN总线网络报文，解析出发动机转速信号，采集湿式离合器输出轴转速信号；当两转速信号达到预定目标时，则置系统正常发电标志，进入步骤3)；当两转速信号未达到预定目标时，则计算响应时间，若未超时，进入步骤3)，若超时，置系统故障标识，进入故障与失效保护模式。

本发明所述电控发动机与交流发电机通过动力分配器连接，动力分配器中设置了湿式离合器，湿式离合器两端通过传动轴分别与电控发动机和高压交流发电机相连，下电保护继电器、一键发电开关分别通过低压电缆线相互连接，该低压蓄电池组通过低压电缆线为动力分配控制器、发动机管理单元以及起动机提供低压电能。动力分配控制器通过检测发电开关的闭合，控制离合器开关电磁阀8的开启，通过油压的建立使湿式离合器结合，结合完成后，通过发送PTO CAN网络通讯报文提出发动机升速请求，发动机管理单元则通过自身的控制算法提升发动机运转速度，当发动机输出转速稳定在所定义的发电转速时，将能输出稳定的恒频电力给用电设备。

Claims

1.一种车载一键式恒频发电系统，包括发动机管理单元（1）、电控发动机（4）、起动机（3）、动力分配器（5）、湿式离合器（7）、离合器开关电磁阀（8）、交流发电机（11）、一键发电开关（6），其特征在于：所述起动机（3）通过皮带与电控发动机（4）相连，电控发动机（4）通过输出轴与动力分配器（5）相连，动力分配器（5）内部的齿轮组将动力输出到湿式离合器（7）的一端，湿式离合器（7）的另一端与交流发电机（11）相连；设动力分配控制器（2），发动机管理单元（1）通过CAN总线与动力分配控制器（2）连接，动力分配控制器（2）包括MCU微控制单元，MCU微控制单元的输入端通过AD采样电路与安装在湿式离合器处的压力传感器（14）连接，与安装在动力分配器的机油温度传感器（13）连接，通过数字IO处理电路与一键发电开关（6）连接，通过PWM采样电路与湿式离合器输出轴转速传感器（15）连接；MCU微控制单元的输出端通过数字IO处理电路与离合器开关电磁阀（8）连接。

2.根据权利要求1所述的车载一键式恒频发电控制系统，其特征在于：动力分配控制器（2）的输出与下电保护继电器（10）连接，下电保护继电器（10）的常开触点与点火开关（9）并联。

3.一种车载一键式恒频发电控制方法，控制流程如下：

1）系统初始化；

2）动力分配控制器（2）检测湿式离合器油压传感器（14）、机油温度传感器（13）、离合器开关电磁阀（8）、湿式离合器输出轴转速传感器（15）的信号和发动机管理单元发出的CAN信号，进行状态判别，若有故障，则进入故障与失效保护模式，发送故障报文、故障报警；否则进入步骤3）；

3）动力分配控制器（2）检测一键发电开关（6）的开关状态，若一键发电开关（6）的状态未改变，则进入步骤4）；否则，若一键发电开关（6）状态为闭合，则闭合下电保护继电器（10），打开离合器开关电磁阀（8）；若一键发电开关状态为断开，则关闭离合器开关电磁阀（8），断开下电保护继电器（10），进入步骤4）；

4）动力分配控制器（2）采集湿式离合器油压传感器（14）的压力信号，判断是否到达正常范围，若到达正常范围，则向发动机管理单元（1）发送怠速提升请求报文PTO，发动机响应计时开始，进入步骤6）；否则，进入步骤5）；

5）动力分配控制器（2）计算发动机响应时间，判断是否超时，若未超时，则进入步骤6）；否则，置发动机显示超时故障标识，进入故障与失效保护模式；

6）动力分配控制器（2）接收CAN总线网络报文，解析出发动机转速信号，采集湿式离合器输出轴转速信号；当两转速信号达到预定目标时，则置系统正常发电标志，进入步骤3）；当两转速信号未达到预定目标时，则计算响应时间，若未超时，进入步骤3），若超时，置系统故障标识，进入故障与失效保护模式。