CN102849066A - 一种基于油电混合电动车的燃油发电机控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于油电混合电动车的燃油发电机控制器及控制方法，该控制器包括微处理器、电门锁状态检测器、A/D转换器、直流电压检测器、直流电流检测器、温度检测器、发电机启停驱动器、电子开关模块和油门调节执行机构；所述电门锁状态检测器与微处理器连接，所述直流电压检测器、直流电流检测器以及温度检测器都通过A/D转换器与微处理器连接，所述发电机启停驱动器与微处理器以及电子开关模块连接；微处理器根据蓄电池组的SOC值以及电动车的上、下坡行驶状况来控制燃油发电机启停以及发电量。该控制器能根据蓄电池组的SOC值，准确的控制燃油发电机对蓄电池组进行适宜的充电，防止蓄电池组过充和过放，延长其使用寿命。

Description

一种基于油电混合电动车的燃油发电机控制器及控制方法

技术领域

本发明属于油电混合电动车控制领域，具体涉及一种基于油电混合电动车的燃油发电机控制器及控制方法。

背景技术

随着人类社会的发展，能源和环境对人类的压力越来越大，要求尽快改善人类生存环境的呼声越来越高，为了适应这个发展趋势，世界各国都加大了对油电混合电动车开发的力度。然而，现有的油电混合电动车不能准确的控制其燃油发电机的启停以及发电量，燃油发电机在给蓄电池组充电时容易造成过充，损坏蓄电池，使蓄电池组充电后电动车行驶里程不够长；燃油发电机不能根据电动车的上、下坡行驶状况改变发电量，在电动车上坡行驶中一旦出现可用电量不足时会造成行驶困难，并且过度用电也会对蓄电池造成损坏，缩短蓄电池的寿命，甚至爆燃。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于油电混合电动车的燃油发电机控制器及控制方法，以根据蓄电池组的剩余电量（即SOC值），准确的控制燃油发电机对蓄电池组进行适宜的充电，防止蓄电池组过充和过放，延长其使用寿命。

本发明所述的基于油电混合电动车的燃油发电机控制器，包括微处理器、用于采集电门锁状态的电门锁状态检测器、A/D转换器、用于采集蓄电池组动力线电压的直流电压检测器、用于采集蓄电池组动力线电流的直流电流检测器、用于采集蓄电池组温度的温度检测器、发电机启停驱动器、用于导通/断开燃油发电机的启动线以及停机线的电子开关模块、用于改变燃油发电机的油门调节器位置的油门调节执行机构；所述电门锁状态检测器与微处理器连接，将采集到的电门锁状态信号送入微处理器内判断，所述直流电压检测器、直流电流检测器以及温度检测器都通过A/D转换器与微处理器连接，将采集到的蓄电池组动力线的电压、电流以及蓄电池组的温度通过AD转换后送入微处理器内判断，所述发电机启停驱动器与微处理器以及电子开关模块连接，在微处理器的控制下通过驱动电子开关模块内与燃油发电机的启动线或停机线连接的电子开关导通来启停燃油发电机，所述油门调节执行机构与微处理器连接，在微处理器的控制下通过改变燃油发电机的油门调节器位置（油门调节器是用来调节油门供油量的大小，其位置不同相应的供油量不同）来控制燃油发电机的发电量。

进一步，为了节约控制器的成本，所述油门调节执行机构包括步进电机驱动器和步进电机，所述步进电机驱动器与微处理器以及步进电机连接，在微处理器的控制下驱动步进电机旋转，所述步进电机与燃油发电机的油门调节器连接，通过旋转改变所述油门调节器位置。

进一步，为了在燃油发电机工作并对蓄电池组进行适宜充电的同时，又保证电动车驱动控制器能驱动电动车可靠、高效的运行，在电动车水平梁上安装了用于采集电动车上、下坡行驶状况的角度检测器，该角度检测器通过A/D转换器与微处理器连接，将采集到的电动车上、下坡行驶状况信息通过AD转换后送入微处理器内判断，微处理器判断后综合蓄电池组的SOC值控制燃油发电机的发电量。

采用上述燃油发电机控制器对燃油发电机进行控制的方法为：微处理器根据蓄电池组的SOC值以及电动车的上、下坡行驶状况来控制燃油发电机启停以及发电量，具体包括如下步骤：

步骤1:电门锁状态检测器采集电门锁状态信号，并将其送入微处理器，微处理器对该信号进行判断，如果电门锁未打开，则返回继续采集电门锁状态信号，如果电门锁已打开，则执行步骤2；

步骤2：直流电压检测器采集蓄电池组动力线电压、直流电流检测器采集蓄电池组动力线电流、温度检测器采集蓄电池组温度，经AD转换后送入微处理器，微处理器对电流进行判断，如果电流超限，则微处理器启动发电机启停驱动器，发电机启停驱动器驱动电子开关模块内与燃油发电机的停机线连接的电子开关导通，关停燃油发电机并返回步骤1执行，如果电流在正常范围内，则执行步骤3；

步骤3：微处理器将送入的电压、电流以及温度按照SOC值计算公式计算出蓄电池组的SOC值并进行判断，如果SOC值大于20%，则微处理器启动发电机启停驱动器，发电机启停驱动器驱动电子开关模块内与燃油发电机的停机线连接的电子开关导通，关停燃油发电机并返回步骤1执行，如果SOC值小于等于20%，则微处理器启动发电机启停驱动器，发电机启停驱动器驱动电子开关模块内与燃油发电机的启动线连接的电子开关导通，启动燃油发电机工作，并执行步骤4；

步骤4：在燃油发电机工作期间，角度检测器采集电动车上、下坡行驶状况信息，经AD转换后送入微处理器，微处理器实时接收从直流电压检测器、直流电流检测器、温度检测器以及角度检测器传来的数据，并进行综合分析判断；如果电动车上坡行驶，则按照电动车上坡行驶需要的电量以及蓄电池组充电曲线控制步进电机驱动器驱动步进电机旋转相应角度，改变油门调节器位置，增大燃油发电机的发电量，并对蓄电池组进行适宜的充电，如果电动车下坡行驶，则按照电动车下坡行驶需要的电量以及蓄电池组充电曲线控制步进电机驱动器驱动步进电机旋转相应角度，改变油门调节器位置，减小燃油发电机的发电量，并对蓄电池组进行适宜的充电；在蓄电池组充电过程中其SOC值需要达到80%后才会停止充电，充电完成后返回步骤1重复执行。

本发明具有如下优点：

（1）微处理器实时采集电压、电流、温度并进行蓄电池组的SOC值估算（即蓄电池组的剩余电量估算），并根据SOC值控制燃油发电机的启停以及发电量，从而有效的解决了蓄电池组的在线均衡问题，减小了极限工作条件下（即过充或过放）对蓄电池寿命的影响，提高了蓄电池的使用安全性，延长了蓄电池的使用寿命。

（2）在对蓄电池组进行适宜充电时，微处理器又对电动车的上、下坡行驶状况进行检测，并按照电动车上、下坡行驶需要的电量以及蓄电池组充电曲线控制燃油发电机的发电量，从而在对蓄电池组进行有效的电量补充的同时，又保证了电动车驱动控制器驱动电动车可靠、高效的运行，从而提高了电动车的使用性能。

附图说明

图1为本发明对燃油发电机的控制示意图（细连接线为信号线，粗连接线为动力线）。

图2为本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示的基于油电混合电动车的燃油发电机控制器，包括微处理器1、用于采集电门锁状态的电门锁状态检测器2、A/D转换器3、用于采集蓄电池组动力线电压的直流电压检测器4、用于采集蓄电池组动力线电流的直流电流检测器5、用于采集蓄电池组温度的温度检测器6、用于采集电动车上、下坡行驶状况的角度检测器7、发电机启停驱动器13、用于导通/断开燃油发电机的启动线以及停机线的电子开关模块14、报警模块16、用于改变燃油发电机的油门调节器位置的油门调节执行机构。其中，直流电压检测器4和直流电流检测器5连接在蓄电池组动力线上，温度检测器6与蓄电池组8连接，角度检测器7为一个长条平衡游丝角度可变电阻装置，安装在电动车水平梁上且平行于车身，当电动车出现仰头或低头（即上坡或下坡）时，角度检测器7的电阻值会发生变化，根据其电阻值的变化即可知道电动车的上、下坡行驶状况；电子开关模块14具有两个电子开关，一个电子开关与燃油发电机15的停机线连接，另一个电子开关与燃油发电机15的启动线连接；油门调节执行机构包括步进电机驱动器11和步进电机12；电门锁状态检测器2与微处理器1连接，将采集到的电门锁状态信号送入微处理器1内判断，直流电压检测器4、直流电流检测器5以及温度检测器6都通过A/D转换器3与微处理器1连接，将采集到的蓄电池组动力线的电压、电流以及蓄电池组的温度通过AD转换后送入微处理器1内判断，角度检测器7通过A/D转换器3与微处理器1连接，将采集到的电动车上、下坡行驶状况信息通过AD转换后送入微处理器1内判断，报警模块16与微处理器1连接，在蓄电池组动力线电流超限时发出报警信号，发电机启停驱动器13与微处理器1以及电子开关模块14连接，在微处理器1的控制下通过驱动上述两个电子开关导通来启停燃油发电机，步进电机驱动器11与微处理器1以及步进电机12连接，在微处理器1的控制下（该控制是以电动车上、下坡行驶需要的电量以及蓄电池组的SOC值为依据）驱动步进电机12旋转，步进电机12与燃油发电机15的油门调节器连接，通过旋转改变该油门调节器位置，以控制燃油发电机15的发电量，燃油发电机15发出的电（交流电）经整流滤波模块10整流后变为直流电，给蓄电池组8充电，并同时提供给电动车驱动控制器9动力，保证电动车可靠、高效的运行。

如图2所示，采用上述燃油发电机控制器对燃油发电机进行控制的方法为：微处理器1根据蓄电池组8的SOC值以及电动车的上、下坡行驶状况来控制燃油发电机启停以及发电量，具体包括如下步骤：

步骤1:电门锁状态检测器2采集电门锁状态信号，并将其送入微处理器1，微处理器1对该信号进行判断，如果电门锁未打开，则返回继续采集电门锁状态信号，如果电门锁已打开，则执行步骤2；

步骤2：直流电压检测器4采集蓄电池组动力线电压V、直流电流检测器5采集蓄电池组动力线电流I、温度检测器6采集蓄电池组温度T，经AD转换后送入微处理器1，微处理器1对电流I进行判断，如果电流超限（即负载短路），则微处理器1启动发电机启停驱动器13，发电机启停驱动器13驱动电子开关模块14内与燃油发电机15的停机线连接的电子开关导通，关停燃油发电机15，通过报警模块16发出报警信号，并返回步骤1执行，如果电流在正常范围内，则执行步骤3；

步骤3：微处理器1将送入的电压V、电流I以及温度T按照SOC值计算公式计算出蓄电池组8的SOC值并进行判断，如果SOC值大于20%，则微处理器1启动发电机启停驱动器13，发电机启停驱动器13驱动电子开关模块14内与燃油发电机15的停机线连接的电子开关导通，关停燃油发电机15并返回步骤1执行，如果SOC值小于等于20%，则微处理器1启动发电机启停驱动器13，发电机启停驱动器13驱动电子开关模块14内与燃油发电机15的启动线连接的电子开关导通，启动燃油发电机15工作，并执行步骤4；

步骤4：在燃油发电机15工作期间，角度检测器7采集电动车上、下坡行驶状况信息（该信息通过角度检测器的电阻值A表示），经AD转换后送入微处理器1，微处理器1实时接收从直流电压检测器4、直流电流检测器5、温度检测器6以及角度检测器7传来的数据，并进行综合分析判断；如果电动车上坡行驶，则按照电动车上坡行驶需要的电量以及蓄电池组充电曲线控制步进电机驱动器11驱动步进电机12旋转相应角度，改变油门调节器位置，增大燃油发电机15的发电量，经整流滤波模块10整流后按照充电曲线给蓄电池组8充电，同时提供给电动车驱动控制器9相应的动力，如果电动车下坡行驶，则按照电动车下坡行驶需要的电量以及蓄电池组充电曲线控制步进电机驱动器11驱动步进电机12旋转相应角度，改变油门调节器位置，减小燃油发电机15的发电量，经整流滤波模块10整流后按照充电曲线给蓄电池组8充电，同时提供给电动车驱动控制器9相应的动力；在蓄电池组8充电过程中其SOC值需要达到80%后才会停止充电（即关停燃油发电机），充电完成后返回步骤1重复执行。

Claims (4)

1.一种基于油电混合电动车的燃油发电机控制器，其特征是：包括微处理器（1）、用于采集电门锁状态的电门锁状态检测器（2）、A/D转换器（3）、用于采集蓄电池组动力线电压的直流电压检测器（4）、用于采集蓄电池组动力线电流的直流电流检测器（5）、用于采集蓄电池组温度的温度检测器（6）、发电机启停驱动器（13）、用于导通/断开燃油发电机的启动线以及停机线的电子开关模块（14）、用于改变燃油发电机的油门调节器位置的油门调节执行机构；所述电门锁状态检测器（2）与微处理器（1）连接，将采集到的电门锁状态信号送入微处理器内判断，所述直流电压检测器（4）、直流电流检测器（5）以及温度检测器（6）都通过A/D转换器（3）与微处理器（1）连接，将采集到的蓄电池组动力线的电压、电流以及蓄电池组的温度通过AD转换后送入微处理器内判断，所述发电机启停驱动器（13）与微处理器（1）以及电子开关模块（14）连接，在微处理器的控制下通过驱动电子开关模块内与燃油发电机的启动线或停机线连接的电子开关导通来启停燃油发电机，所述油门调节执行机构与微处理器（1）连接，在微处理器的控制下通过改变燃油发电机的油门调节器位置来控制燃油发电机的发电量。

2.根据权利要求1所述的基于油电混合电动车的燃油发电机控制器，其特征是：所述油门调节执行机构包括步进电机驱动器（11）和步进电机（12），所述步进电机驱动器（11）与微处理器（1）以及步进电机（12）连接，在微处理器的控制下驱动步进电机旋转，所述步进电机（12）与燃油发电机（15）的油门调节器连接，通过旋转改变所述油门调节器位置。

3.根据权利要求2所述的基于油电混合电动车的燃油发电机控制器，其特征是：一安装在电动车水平梁上用于采集电动车上、下坡行驶状况的角度检测器（7）通过A/D转换器（3）与微处理器（1）连接，将采集到的电动车上、下坡行驶状况信息通过AD转换后送入微处理器内判断。

4.采用权利要求3所述的基于油电混合电动车的燃油发电机控制器对燃油发电机进行控制的方法，其特征是：微处理器（1）根据蓄电池组（8）的SOC值以及电动车的上、下坡行驶状况来控制燃油发电机启停以及发电量，包括如下步骤：

步骤1:电门锁状态检测器采集电门锁状态信号，并将其送入微处理器，微处理器对该信号进行判断，如果电门锁未打开，则返回继续采集电门锁状态信号，如果电门锁已打开，则执行步骤2；

步骤2：直流电压检测器采集蓄电池组动力线电压、直流电流检测器采集蓄电池组动力线电流、温度检测器采集蓄电池组温度，经AD转换后送入微处理器，微处理器对电流进行判断，如果电流超限，则微处理器启动发电机启停驱动器，发电机启停驱动器驱动电子开关模块内与燃油发电机的停机线连接的电子开关导通，关停燃油发电机并返回步骤1执行，如果电流在正常范围内，则执行步骤3；

步骤3：微处理器将送入的电压、电流以及温度按照SOC值计算公式计算出蓄电池组的SOC值并进行判断，如果SOC值大于20%，则微处理器启动发电机启停驱动器，发电机启停驱动器驱动电子开关模块内与燃油发电机的停机线连接的电子开关导通，关停燃油发电机并返回步骤1执行，如果SOC值小于等于20%，则微处理器启动发电机启停驱动器，发电机启停驱动器驱动电子开关模块内与燃油发电机的启动线连接的电子开关导通，启动燃油发电机工作，并执行步骤4；

步骤4：在燃油发电机工作期间，角度检测器采集电动车上、下坡行驶状况信息，经AD转换后送入微处理器，微处理器实时接收从直流电压检测器、直流电流检测器、温度检测器以及角度检测器传来的数据，并进行综合分析判断；如果电动车上坡行驶，则按照电动车上坡行驶需要的电量以及蓄电池组充电曲线控制步进电机驱动器驱动步进电机旋转相应角度，改变油门调节器位置，增大燃油发电机的发电量，并对蓄电池组进行适宜的充电，如果电动车下坡行驶，则按照电动车下坡行驶需要的电量以及蓄电池组充电曲线控制步进电机驱动器驱动步进电机旋转相应角度，改变油门调节器位置，减小燃油发电机的发电量，并对蓄电池组进行适宜的充电；在蓄电池组充电过程中其SOC值需要达到80%后才会停止充电，充电完成后返回步骤1重复执行。

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