CN105437994A - 一种用于救援的移动充电车电气系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种用于救援的移动充电车电气系统及其控制方法，包括车载发动机、取力器、底盘传动系统、发电机、计量装置、控制器、直流充电机、交流充电机、驾驶室操作屏、充电机操作屏、GPS定位模块、无线通讯模块、充电救援平台、救援APP。本发明取消了储能电池，减轻了整车重量，节省了能耗，系统成本低，经济性好，无二次污染，而且救援时间短，充电效率高，救援过程公开化、透明化，用户体验好。

Description

一种用于救援的移动充电车电气系统及其控制方法

技术领域

本发明属于交通运输技术领域，具体涉及一种用于救援的移动充电车电气系统及其控制方法。

背景技术

随着新能源纯电动汽车的不断普及，越来越多的纯电动汽车将上路运行。然而充电时间长、续航里程短，是纯电动汽车避免不了的缺陷。行驶到半路电量耗尽，找不到充电桩，将是纯电动汽车面临的最尴尬的窘境。

市场上因此推出了多款救援用的移动充电车，但是这些移动充电车都配备了电池作为储能设备，但是电池的寿命较短，使用一段时间后必须更换，而且电池自重很大，运输过程中耗能严重，电池回收和处置过程中有较大的污染，电池的价格也非常昂贵，造成系统成本居高。很多移动充电车通过将整流后直流电逆变为交流充电桩提供交流电源，其电能经过：交流到直流、直流到交流两次转换，损耗大，效率低。而且抛锚的纯电动汽车，通过电话或网络方式申请救援后只能被动的等待救援，移动充电车也只能孤立的进行救援。造成救援时间过长、救援过程不可控，用户体验很差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种用于救援的移动充电车电气系统及其控制方法，取消储能电池，减轻整车重量，节省能耗，系统成本低，经济性好，无二次污染，而且救援时间短，充电效率高，救援过程公开化、透明化，用户体验好。

本发明采用的技术方案是：

一种用于救援的移动充电车电气系统，包括车载发动机、取力器、底盘传动系统、发电机、计量装置、控制器、直流充电机、交流充电机、驾驶室操作屏、充电机操作屏、GPS定位模块、无线通讯模块、充电救援平台、救援APP；所述车载发动机的输出轴通过取力器选择与发电机输入轴相连或与底盘传动系统相连，发电机的电源输出和计量装置输入接口连接，计量装置的输出接口与直流充电机交流电源输入接口和交流充电机电源输入接口连接，直流充电机和交流充电机的输出充电接口连接纯电动汽车的充电输入接口，为纯电动汽车充电；控制器模拟输出接口连接车载发动机的油门控制线，控制器的脉冲输入接口连接发电机转速传感器，控制器的一个串口同时连接计量装置、直流充电机、交流充电机，控制器的CAN总线接口连接驾驶室操作屏和充电机操作屏，控制器的另外两个串口分别连接GPS定位模块和无线通讯模块；无线通讯模块通过GPRS连接充电救援平台，救援APP通过互联网连接充电救援平台。

上述技术方案中，所述GPRS包括但不限于WIFI、3G、4G。

一种用于救援的移动充电车电气控制方法，包括：

1）将用于救援的移动充电车停在被救援纯电动汽车车辆前方；

2）取力器切换到取力档位；

3）发动机带动发电机转动；

4）控制器检测发电机转速；

5）发电机未达额定转速，控制器加大油门，发电机超过额定转速，控制器减小油门；

6）发电机转速达到额定转速，AVR测量发电机输出电压；

7）发电机输出电压低于额定电压，AVR增加励磁，发电机输出电压高于额定电压AVR减少励磁；

8）发电机输出电压达到额定值且稳定；

9）输出充电允许信号；

10）用户选择直流充电机快速充电，控制器闭合直流快速充电机接触器；

11）用户选择交流充电机慢速充电，控制器闭合交流慢速充电机接触器。

上述技术方案中，所述用于救援的移动充电车电气控制方法，具体方法如下：

1）截断车载发动机输出主传动轴，在主传动轴上安装取力器，取力器有两个档位，分别为：取力档和行走档；当手柄切换到行走档时，车载发动机的转速输出给后桥轮胎，车辆正常行驶；当手柄切换到取力档时，取力器将车载发动机的转速输出到和取力器同轴相连的发电机输入轴上，车辆进入发电工作状态；

2）车载发动机通过取力器带动发电机输入轴旋转，在发电机输入轴上安装好测速码盘，并且安装测速传感器检测发电机的转速，测速传感器信号接入控制器的脉冲输入口，控制器检测发电机转速是否达到额定转速，如1500转/分钟，若没有达到，控制器通过PID算法增加模拟量输出，加大油门；反之，若控制器检测发电机转速超过额定转速，则控制器通过PID算法减少模拟量输出，降低油门，从而恒定发电机转速；

3）发电机转速稳定后，即1500转/分钟±4%，发电机内部的AVR模块会检测输出电压，当输出电压未达到额定值时增加励磁，反之当输出电压过高则减少励磁，从而达到稳定发电机输出电源的目的；

4）发电机发出来的三相交流380V电源接入计量装置，计量装置将测量其输入电源的电压、电流、频率等相关状态数据，并计量其用电量，控制器通过串口获取电源状态参数及计量电度数据；

5）当控制器检测电源状态稳定，如380V±5%，控制器将输出充电允许信号；若用户选择直流快速充电，则控制器输出控制信号控制接触器闭合，将计量装置输出端电源提供给直流充电机，直流充电机中的整流模块首先将输入交流电源通过整流变成直流电，与此同时直流充电机中的CPU会通过CAN总线获取被充电汽车的电池及相关数据，然后根据车型和电池信息经过二次调压模块调整到合适的电压和电流，为电动汽车充电；同时控制器通过串口通讯获取直流充电机的运行数据，包括充电电流、充电电压、电池温度等关键数据被查；

6）若用户选择交流充电机，则控制器输出控制信号，接触器闭合，计量装置输出端电源连接到交流充电机的电源输入接口，由交流充电机给电动汽车充电，控制器同样通过串口通讯获取交流充电过程的电流、电压等相关数据被查；

7）设置多块操作屏分别置于驾驶室和充电机旁，在操作屏上显示系统各个模块的工作参数，并且设置按钮控制系统每个模块运行，这样驾驶者和使用者都可以同时看到系统的工作状态，并且给系统下达指令，实现两地或多地操作；

8）配置GPS定位模块，GPS定位模块获取卫星信号，转换为经纬度信息，并且将经纬度数据通过串口通讯传输给控制器；还配置无线通讯模块，控制器通过串口连接无线通讯模块，将上述的车辆状态、GPS位置信息、充电电流、电压、电量以及车辆信息发送给救援平台，并通过救援APP了解其救援过程；

9）纯电动汽车的驾驶员可以安装救援APP，并且使用救援APP的一键救援功能，这时救援APP将救援信息及位置信息通过GPRS，所述GPRS包括但不限于3G、4G、WIFI，发送给救援平台，救援平台接到救援信息后，通过GPRS，所述GPRS包括但不限于3G、4G、WIFI，发送给控制器，引导救援车辆及时救援。

有益效果：

本发明解决了纯电动汽车半路缺电的窘境，通过移动充电救援实现对纯电动汽车进行充电救援，解决纯电动汽车的后顾之忧。

本发明抛弃了储能电池，直接通过发电机发电，通过直流或交流充电机为新能源车辆充电，降低了整车的重量，减少了能源损耗，降低了系统成本，经济性得到了保证，同时可以采用柴油和天然气双能源，环保也有保障。而且因为取消了储能电池，不存在回收难的问题，不会造成二次污染。也不会因为电池的寿命问题频繁的更换部件。

本发明采用了驻车取力器，从底盘发动机取力，从而发电和行驶共用动力源，省去了柴油发电机组中的发动机，降低了系统的总体质量，在降低能耗的同时降低了系统成本，经济性得到了保障。

因为部分新能源车辆都只具备交流充电接口，部分新能源车辆的直流充电接口和协议没有统一。因此为了保证本移动充电车的高效性和通用性，系统同时配备了直流快速充电机和交流慢速充电机，高效性和通用性得到了统一。

本发明采用发电机电源直接连接交流充电机，效率非常高，能量损耗大幅度降低。

本发明配备了GPS定位系统，从而可以实时了解充电车的当前位置，也可以通过导航非常便捷的找到事故车辆，缩短救援时间。

本发明配置了无线数据传输系统，可以将车辆状态、车辆位置、车辆轨迹以及充电电压、电流、电量等相关数据发送给充电平台。并且通过救援APP进行查询和展示。从而事故车辆驾驶员、充电车管理平台都能够非常明细的监督和查看充电及救援的全过程，使得救援过程公开化、透明化，用户可以明明白白消费，也可以非常方便的跟踪救援过程。

附图说明

图1为本发明系统原理框图。

具体实施方式

参见图1，本发明的一种用于救援的移动充电车电气系统，包括车载发动机、取力器、底盘传动系统、发电机、计量装置、控制器、直流充电机、交流充电机、驾驶室操作屏、充电机操作屏、GPS定位模块、无线通讯模块、充电救援平台、救援APP；所述车载发动机的输出轴通过取力器选择与发电机输入轴相连或与底盘传动系统相连，发电机的电源输出和计量装置输入接口连接，计量装置的输出接口与直流充电机交流电源输入接口和交流充电机电源输入接口连接，直流充电机和交流充电机的输出充电接口连接纯电动汽车的充电输入接口，为纯电动汽车充电；控制器模拟输出接口连接车载发动机的油门控制线，控制器的脉冲输入接口连接发电机转速传感器，控制器的一个串口同时连接计量装置、直流充电机、交流充电机，控制器的CAN总线接口连接驾驶室操作屏和充电机操作屏，控制器的另外两个串口分别连接GPS定位模块和无线通讯模块；无线通讯模块通过GPRS连接充电救援平台，救援APP通过互联网连接充电救援平台。

上述GPRS包括但不限于WIFI、3G、4G。

一种用于救援的移动充电车电气控制方法，包括：

1）将用于救援的移动充电车停在被救援纯电动汽车车辆前方；

2）取力器切换到取力档位；

3）发动机带动发电机转动；

4）控制器检测发电机转速；

5）发电机未达额定转速，控制器加大油门，发电机超过额定转速，控制器减小油门；

6）发电机转速达到额定转速，AVR测量发电机输出电压；

7）发电机输出电压低于额定电压，AVR增加励磁，发电机输出电压高于额定电压AVR减少励磁；

8）发电机输出电压达到额定值且稳定；

9）输出充电允许信号；

10）用户选择直流充电机快速充电，控制器闭合直流快速充电机接触器；

11）用户选择交流充电机慢速充电，控制器闭合交流慢速充电机接触器。

上述技术方案中，所述用于救援的移动充电车电气控制方法，其具体方法如下：

1）截断车载发动机输出主传动轴，在主传动轴上安装取力器，取力器有两个档位，分别为：取力档和行走档；当手柄切换到行走档时，车载发动机的转速输出给后桥轮胎，车辆正常行驶；当手柄切换到取力档时，取力器将车载发动机的转速输出到和取力器同轴相连的发电机输入轴上，车辆进入发电工作状态；

2）车载发动机通过取力器带动发电机输入轴旋转，在发电机输入轴上安装好测速码盘，并且安装测速传感器检测发电机的转速，测速传感器信号接入控制器的脉冲输入口，控制器检测发电机转速是否达到额定转速，如1500转/分钟，若没有达到，控制器通过PID算法增加模拟量输出，加大油门；反之，若控制器检测发电机转速超过额定转速，则控制器通过PID算法减少模拟量输出，降低油门，从而恒定发电机转速；

3）发电机转速稳定后，即1500转/分钟±4%，发电机内部的AVR模块会检测输出电压，当输出电压未达到额定值时增加励磁，反之当输出电压过高则减少励磁，从而达到稳定发电机输出电源的目的；

4）发电机发出来的三相交流380V电源接入计量装置，计量装置将测量其输入电源的电压、电流、频率等相关状态数据，并计量其用电量，控制器通过串口获取电源状态参数及计量电度数据；

5）当控制器检测电源状态稳定，如380V±5%，控制器将输出充电允许信号；若用户选择直流快速充电，则控制器输出控制信号控制接触器闭合，将计量装置输出端电源提供给直流充电机，直流充电机中的整流模块首先将输入交流电源通过整流变成直流电，与此同时直流充电机中的CPU会通过CAN总线获取被充电汽车的电池及相关数据，然后根据车型和电池信息经过二次调压模块调整到合适的电压和电流，为电动汽车充电；同时控制器通过串口通讯获取直流充电机的运行数据，包括充电电流、充电电压、电池温度等关键数据被查；

6）若用户选择交流充电机，则控制器输出控制信号，接触器闭合，计量装置输出端电源连接到交流充电机的电源输入接口，由交流充电机给电动汽车充电，控制器同样通过串口通讯获取交流充电过程的电流、电压等相关数据被查；

7）设置多块操作屏分别置于驾驶室和充电机旁，在操作屏上显示系统各个模块的工作参数，并且设置按钮控制系统每个模块运行，这样驾驶者和使用者都可以同时看到系统的工作状态，并且给系统下达指令，实现两地或多地操作；

8）配置GPS定位模块，GPS定位模块获取卫星信号，转换为经纬度信息，并且将经纬度数据通过串口通讯传输给控制器；还配置无线通讯模块，控制器通过串口连接无线通讯模块将上述的车辆状态、GPS位置信息、充电电流、电压、电量以及车辆信息发送给救援平台，并通过救援APP了解其救援过程；

9）纯电动汽车的驾驶员可以安装救援APP，并且使用救援APP的一键救援功能，这时救援APP将救援信息及位置信息通过GPRS，所述GPRS包括但不限于3G、4G、WIFI，发送给救援平台，救援平台接到救援信息后，通过GPRS，所述GPRS包括但不限于3G、4G、WIFI，发送给控制器，引导救援车辆及时救援。

Claims (4)

1.一种用于救援的移动充电车电气系统，其特征在于，包括车载发动机、取力器、底盘传动系统、发电机、计量装置、控制器、直流充电机、交流充电机、驾驶室操作屏、充电机操作屏、GPS定位模块、无线通讯模块、充电救援平台、救援APP；所述车载发动机的输出轴通过取力器选择与发电机输入轴相连或与底盘传动系统相连，发电机的电源输出和计量装置输入接口连接，计量装置的输出接口与直流充电机交流电源输入接口和交流充电机电源输入接口连接，直流充电机和交流充电机的输出充电接口连接纯电动汽车的充电输入接口，为纯电动汽车充电；控制器模拟输出接口连接车载发动机的油门控制线，控制器的脉冲输入接口连接发电机转速传感器，控制器的一个串口同时连接计量装置、直流充电机、交流充电机，控制器的CAN总线接口连接驾驶室操作屏和充电机操作屏，控制器的另外两个串口分别连接GPS定位模块和无线通讯模块；无线通讯模块通过GPRS连接充电救援平台，救援APP通过互联网连接充电救援平台。

2.根据权利要求1所述的用于救援的移动充电车电气系统，其特征在于，所述GPRS包括但不限于WIFI、3G、4G。

3.一种用于救援的移动充电车电气控制方法，其特征在于，包括：

1）将用于救援的移动充电车停在被救援纯电动汽车辆前方；

2）取力器切换到取力档位；

3）发动机带动发电机转动；

4）控制器检测发电机转速；

5）发电机未达额定转速，控制器加大油门，发电机超过额定转速，控制器减小油门；

6）发电机转速达到额定转速，AVR测量发电机输出电压；

7）发电机输出电压低于额定电压，AVR增加励磁，发电机输出电压高于额定电压AVR减少励磁；

8）发电机输出电压达到额定值且稳定；

9）输出充电允许信号；

10）用户选择直流充电机快速充电，控制器闭合直流快速充电机接触器；

11）用户选择交流充电机慢速充电，控制器闭合交流慢速充电机接触器。

4.根据权利要求3所述的用于救援的移动充电车电气控制方法，其特征在于，具体方法如下：

1）截断车载发动机输出主传动轴，在主传动轴上安装取力器，取力器有两个档位，分别为：取力档和行走档；当手柄切换到行走档时，车载发动机的转速输出给后桥轮胎，车辆正常行驶；当手柄切换到取力档时，取力器将车载发动机的转速输出到和取力器同轴相连的发电机输入轴上，车辆进入发电工作状态；

2）车载发动机通过取力器带动发电机输入轴旋转，在发电机输入轴上安装好测速码盘，并且安装测速传感器检测发电机的转速，测速传感器信号接入控制器的脉冲输入口，控制器检测发电机转速是否达到额定转速，如1500转/分钟，若没有达到，控制器通过PID算法增加模拟量输出，加大油门；反之，若控制器检测发电机转速超过额定转速，则控制器通过PID算法减少模拟量输出，降低油门，从而恒定发电机转速；

3）发电机转速稳定后，即1500转/分钟±4%，发电机内部的AVR模块会检测输出电压，当输出电压未达到额定值时增加励磁，反之当输出电压过高则减少励磁，从而达到稳定发电机输出电源的目的；

4）发电机发出来的三相交流380V电源接入计量装置，计量装置将测量其输入电源的电压、电流、频率相关状态数据，并计量其用电量，控制器通过串口获取电源状态参数及计量电度数据；

5）当控制器检测电源状态稳定，如380V±5%，控制器将输出充电允许信号；若用户选择直流快速充电，则控制器输出控制信号控制接触器闭合，将计量装置输出端电源提供给直流充电机，直流充电机中的整流模块首先将输入交流电源通过整流变成直流电，与此同时直流充电机中的CPU会通过CAN总线获取被充电汽车的电池及相关数据，然后根据车型和电池信息经过二次调压模块调整到合适的电压和电流，为电动汽车充电；同时控制器通过串口通讯获取直流充电机的运行数据，包括充电电流、充电电压、电池温度关键数据被查；

6）若用户选择交流充电机，则控制器输出控制信号，接触器闭合，计量装置输出端电源连接到交流充电机的电源输入接口，由交流充电机给电动汽车充电，控制器同样通过串口通讯获取交流充电过程的电流、电压等相关数据被查；

7）设置多块操作屏分别置于驾驶室和充电机旁，在操作屏上显示系统各个模块的工作参数，并且设置按钮控制系统每个模块运行，这样驾驶者和使用者都可以同时看到系统的工作状态，并且给系统下达指令，实现两地或多地操作；

8）配置GPS定位模块，GPS定位模块获取卫星信号，转换为经纬度信息，并且将经纬度数据通过串口通讯传输给控制器；还配置无线通讯模块，控制器通过串口连接无线通讯模块，将上述的车辆状态、GPS位置信息、充电电流、电压、电量以及车辆信息发送给救援平台，并通过救援APP了解其救援过程；

9）纯电动汽车的驾驶员可以安装救援APP，并且使用救援APP的一键救援功能，这时救援APP将救援信息及位置信息通过GPRS，所述GPRS包括但不限于3G、4G、WIFI，发送给救援平台，救援平台接到救援信息后，通过GPRS，所述GPRS包括但不限于3G、4G、WIFI，发送给控制器，引导救援车辆及时救援。