CN107139731B - 带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法 - Google Patents

带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法 Download PDF

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Abstract

带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法，属于电动汽车复合储能及能量分配技术领域。解决了现有电动汽车存在续驶里程短、加速性能差和电池使用寿命短的问题。本发明通过制定能量管理方法使电动汽车可以在不同的行驶工况下正常行驶，电源的能量得到合理的分配。本发明适用于电动汽车能量的分配。

Description

带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法
技术领域
本发明属于电动汽车复合储能及能量分配技术领域。
背景技术
随着我国对电动汽车的推行，电动汽车逐渐普及。但是，同传统汽车相比较，电动汽车仍然存在加速性能差，续驶里程短并且电池的容量衰减的问题。
发明内容
本发明是为了解决现有电动汽车存在续驶里程短、加速性能差和电池使用寿命短的问题，提出了一种带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法。
本发明所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法，该方法基于带有弹性储能器的电动汽车能量分配系统实现，带有弹性储能器的电动汽车能量分配装置包括弹性储能器1、双向DC/DC转换器2、磷酸铁锂电池组3、逆变器4、驱动电机5和整车控制器6；
弹性储能器1的直流输入输出端连接双向DC/DC转换器2的一个输入输出端，双向DC/DC转换器2的另一个电流输入输出端同时连接磷酸铁锂电池组3的充放电信号端和逆变器4的直流电流输入输出端；
逆变器4的交流输入输出端连接驱动电机5的电源端，驱动电机5驱动电动汽车的齿轮进行转动；
整车控制器6的双向DC/DC转换控制信号输出端连接双向DC/DC转换器2的控制信号输入端，整车控制器6的电池组剩余电量信号输入端连接双向DC/DC转换器2的电池组剩余电量信号输出端；
整车控制器6的储能器控制信号输出端连接弹性储能器1的开关控制信号输入端，整车控制器6的储能状态信号输入端连接弹性储能器1的储能状态输出端；
整车控制器6的逆变器转换控制信号输出端连接逆变器4的转换控制信号输入端；
该方法的具体步骤为：
步骤一、采用车载传感器采集电动汽车的车速、油门踏板的开度和制动踏板的开度，采用双向DC/DC转换器2采集磷酸铁锂电池组3的剩余电量，采用拉力传感器采集弹性储能器1的涡簧的拉力；
步骤二、整车控制器6判断油门踏板开度是否大于0，若是，则整车控制器6根据电动汽车的车速和油门踏板的开度计算电动汽车的需求功率P，执行步骤三；否则执行步骤六；
步骤三、整车控制器6判断电动汽车的需求功率P是否大于磷酸铁锂电池组3的最大输出功率PL的a％，若是，则整车控制器6控制双向DC/DC转换器2和控制逆变器4同时开启，使磷酸铁锂电池组3的输出为其最大输出功率PL的a％，及弹性储能器1输出功率为P-PL*a％，返回执行步骤一，否则，执行步骤四；
步骤四、整车控制器6判断拉力传感器检测的弹性储能器1的涡簧的拉力F1是否小于涡簧拉力最大值Fm的b％，若是，执行步骤五；否则，整车控制器6控制双向DC/DC转换器2关闭，同时控制逆变器4开启，使磷酸铁锂电池组3单独为电动汽车提供需求功率P，返回执行步骤一；
步骤五、整车控制器6控制双向DC/DC转换器2和控制逆变器4同时开启，使磷酸铁锂电池组3输出功率为P*(1+c％)，磷酸铁锂电池组3为电动汽车提供需求功率P的同时向弹性储能器1补充能量，使弹性储能器1的涡簧的拉力达到自身拉力最大值的b％，返回执行步骤一；
步骤六、整车控制器6判断电动汽车的制动踏板的开度是否大于0，若是，则执行步骤七，否则，返回执行步骤一；
步骤七、整车控制器6判断拉力传感器检测的弹性储能器1的涡簧的拉力F1是否大于涡簧拉力最大值Fm的b％，若是，则保持弹性储能器1的离合器分离，通过直流电机消耗制动回收的能量，返回步骤一；否则，控制离合器吸合，对弹性储能器1进行能量补充，使弹性储能器1的的涡簧的拉力达到最大值，返回步骤一。
进一步地，弹性储能器1包括制动机构11、涡簧机构12、离合器13和直流电机14；
涡簧机构12与制动机构11均套设在一根传动轴上，所述传动轴与直流电机14的输出轴同轴连接，直流电机14的电源端连接双向DC/DC转换器2的一个电流信号输入输出端；直流电机14的输出轴与所述传动轴之间设有离合器13。
进一步地，制动机构11包括壳体、弹簧111、金属棒112、电磁铁113、棘爪114和棘轮115；
弹簧111的一端固定在壳体的侧壁上，弹簧111的另一端与金属棒112一端固定连接，金属棒112设置在电磁铁113与棘爪114之间，且电磁铁113与金属棒112之间设有空隙，且金属棒112位于电磁铁的磁场内，棘爪114的前端卡设子棘轮115的齿内，棘爪114的后端与壳体的侧壁活动连接。
本发明带来的有益效果是，通过制定能量管理方法使电动汽车可以在不同的行驶工况下正常行驶，电源的能量得到合理的分配，提高了电动汽车的加速性，并延长电动汽车动力电池的使用寿命，增加了电动汽车的续驶里程。
附图说明
图1为本实发明所述的基于带有弹性储能器的电动汽车能量分配系统结原理框图；
图2为具体实施方式二所述的弹性储能器的结构示意图；
图3为具体实施方式三所述的制动机构的结构示意图；
图4为本发明所述方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
具体实施方式一、结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法，该方法基于带有弹性储能器的电动汽车能量分配系统实现，带有弹性储能器的电动汽车能量分配装置包括弹性储能器1、双向DC/DC转换器2、磷酸铁锂电池组3、逆变器4、驱动电机5和整车控制器6；
弹性储能器1的直流输入输出端连接双向DC/DC转换器2的一个输入输出端，双向DC/DC转换器2的另一个电流输入输出端同时连接磷酸铁锂电池组3的充放电信号端和逆变器4的直流电流输入输出端；
逆变器4的交流输入输出端连接驱动电机5的电源端，驱动电机5驱动电动汽车的齿轮进行转动；
整车控制器6的双向DC/DC转换控制信号输出端连接双向DC/DC转换器2的控制信号输入端，整车控制器6的电池组剩余电量信号输入端连接双向DC/DC转换器2的电池组剩余电量信号输出端；
整车控制器6的储能器控制信号输出端连接弹性储能器1的开关控制信号输入端，整车控制器6的储能状态信号输入端连接弹性储能器1的储能状态输出端；
整车控制器6的逆变器转换控制信号输出端连接逆变器4的转换控制信号输入端；
该方法的具体步骤为：
步骤一、采用车载传感器采集电动汽车的车速、油门踏板的开度和制动踏板的开度，采用双向DC/DC转换器2采集磷酸铁锂电池组3的剩余电量，采用拉力传感器采集弹性储能器1的涡簧的拉力；
步骤二、整车控制器6判断油门踏板开度是否大于0，若是，则整车控制器6根据电动汽车的车速和油门踏板的开度计算电动汽车的需求功率P，执行步骤三；否则执行步骤六；
步骤三、整车控制器6判断电动汽车的需求功率P是否大于磷酸铁锂电池组3的最大输出功率PL的a％，若是，则整车控制器6控制双向DC/DC转换器2和控制逆变器4同时开启，使磷酸铁锂电池组3的输出为其最大输出功率PL的a％，及弹性储能器1输出功率为P-PL*a％，返回执行步骤一，否则，执行步骤四；
步骤四、整车控制器6判断拉力传感器检测的弹性储能器1的涡簧的拉力F1是否小于涡簧拉力最大值Fm的b％，若是，执行步骤五；否则，整车控制器6控制双向DC/DC转换器2关闭，同时控制逆变器4开启，使磷酸铁锂电池组3单独为电动汽车提供需求功率P，返回执行步骤一；
步骤五、整车控制器6控制双向DC/DC转换器2和控制逆变器4同时开启，使磷酸铁锂电池组3输出功率为P*(1+c％)，磷酸铁锂电池组3为电动汽车提供需求功率P的同时向弹性储能器1补充能量，使弹性储能器1的涡簧的拉力达到自身拉力最大值的b％，返回步骤一；
步骤六、整车控制器6判断电动汽车的制动踏板的开度是否大于0，若是，则执行步骤七，否则，返回执行步骤一；
步骤七、整车控制器6判断拉力传感器检测的弹性储能器1的涡簧的拉力F1是否大于涡簧拉力最大值Fm的b％，若是，则保持弹性储能器1的离合器分离，通过直流电机消耗制动回收的能量，返回步骤一；否则，控制离合器吸合，对弹性储能器1进行能量补充，使弹性储能器1的的涡簧的拉力达到最大值，返回步骤一。
具体实施方式二、结合图2说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法的进一步说明，弹性储能器1包括制动机构11、涡簧机构12离合器13和直流电机14；
涡簧机构12与制动机构11均套设在一根传动轴上，所述传动轴与直流电机14的输出轴同轴连接，直流电机14的电源端连接双向DC/DC转换器2的一个电流信号输入输出端；直流电机14的输出轴与所述传动轴之间设有离合器13。
具体实施方式三、结合图3说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法的进一步说明，制动机构11包括壳体、弹簧111、金属棒112、电磁铁113、棘爪114和棘轮115；
弹簧111的一端固定在壳体的侧壁上，弹簧111的另一端与金属棒112一端固定连接，金属棒112设置在电磁铁113与棘爪114之间，且电磁铁113与金属棒112之间设有空隙，且金属棒112位于电磁铁的磁场内，棘爪114的前端卡设子棘轮115的齿内，棘爪114的后端与壳体的侧壁活动连接。
具体实施方式四、本实施方式是对具体实施方式一所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法的进一步说明，步骤三中的a的取值为80。
具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法的进一步说明，步骤四和步骤七中的b的取值均为90。
具体实施方式六、本实施方式是对具体实施方式一所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法的进一步说明，步骤五中的c的取值为25。
采用本发明能够合理的进行电动汽车功率分配，提高电动汽车的加速性能，延长电池的使用寿命，增加电动汽车的续驶里程。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法，该方法基于带有弹性储能器的电动汽车能量分配系统实现，带有弹性储能器的电动汽车能量分配系统包括弹性储能器（1）、双向DC/DC转换器（2）、磷酸铁锂电池组（3）、逆变器（4）、驱动电机（5）和整车控制器（6）；
弹性储能器（1）的直流输入输出端连接双向DC/DC转换器（2）的一个输入输出端，双向DC/DC转换器（2）的另一个电流输入输出端同时连接磷酸铁锂电池组（3）的充放电信号端和逆变器（4）的直流电流输入输出端；
逆变器（4）的交流输入输出端连接驱动电机（5）的电源端，驱动电机（5）驱动电动汽车的齿轮进行转动；
整车控制器（6）的双向DC/DC转换控制信号输出端连接双向DC/DC转换器（2）的控制信号输入端，整车控制器（6）的电池组剩余电量信号输入端连接双向DC/DC转换器（2）的电池组剩余电量信号输出端；
整车控制器（6）的储能器控制信号输出端连接弹性储能器（1）的开关控制信号输入端，整车控制器（6）的储能状态信号输入端连接弹性储能器（1）的储能状态输出端；
整车控制器（6）的逆变器转换控制信号输出端连接逆变器（4）的转换控制信号输入端；
其特征在于，弹性储能器（1）包括制动机构（11）、涡簧机构（12）、离合器（13）和直流电机（14）；
涡簧机构（12）与制动机构（11）均套设在一根传动轴上，所述传动轴与直流电机（14）的输出轴同轴连接，直流电机（14）的电源端连接双向DC/DC转换器（2）的一个电流信号输入输出端；直流电机（14）的输出轴与所述传动轴之间设有离合器（13）；
带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法的具体步骤为：
步骤一、采用车载传感器采集电动汽车的车速、油门踏板的开度和制动踏板的开度，采用双向DC/DC转换器（2）采集磷酸铁锂电池组（3）的剩余电量，采用拉力传感器采集弹性储能器（1）的涡簧的拉力；
步骤二、整车控制器（6）判断油门踏板开度是否大于0，若是，则整车控制器（6）根据电动汽车的车速和油门踏板的开度计算电动汽车的需求功率P，执行步骤三；否则执行步骤六；
步骤三、整车控制器（6）判断电动汽车的需求功率P是否大于磷酸铁锂电池组（3）的最大输出功率PL的a%，若是，则整车控制器（6）控制双向DC/DC转换器（2）和控制逆变器（4）同时开启，使磷酸铁锂电池组（3）的输出为其最大输出功率PL的a%，及弹性储能器（1）输出功率为P-PL* a%，返回执行步骤一，否则，执行步骤四；
步骤四、整车控制器（6）判断拉力传感器检测的弹性储能器（1）的涡簧的拉力F1是否小于涡簧拉力最大值Fm的b%，若是，执行步骤五；否则，整车控制器（6）控制双向DC/DC转换器（2）关闭，同时控制逆变器（4）开启，使磷酸铁锂电池组（3）单独为电动汽车提供需求功率P，返回执行步骤一；
步骤五、整车控制器（6）控制双向DC/DC转换器（2）和控制逆变器（4）同时开启，使磷酸铁锂电池组（3）输出功率为P*(1+c%)，磷酸铁锂电池组（3）为电动汽车提供需求功率P的同时向弹性储能器（1）补充能量，使弹性储能器（1）的涡簧的拉力达到自身拉力最大值的b%,返回执行步骤一；
步骤六、整车控制器（6）判断电动汽车的制动踏板的开度是否大于0，若是，则执行步骤七，否则，返回执行步骤一；
步骤七、整车控制器（6）判断拉力传感器检测的弹性储能器（1）的涡簧的拉力F1是否大于涡簧拉力最大值Fm的b%，若是，则保持弹性储能器（1）的离合器分离，通过直流电机消耗制动回收的能量，返回步骤一；否则，控制离合器吸合，对弹性储能器（1）进行能量补充，使弹性储能器（1）的涡簧的拉力达到最大值，返回步骤一。
2.根据权利要求1所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法，其特征在于，制动机构（11）包括壳体、弹簧（111）、金属棒（112）、电磁铁（113）、棘爪（114）和棘轮（115）；
弹簧（111）的一端固定在壳体的侧壁上，弹簧（111）的另一端与金属棒（112）一端固定连接，金属棒（112）设置在电磁铁（113）与棘爪（114）之间，且电磁铁（113）与金属棒（112）之间设有空隙，且金属棒（112）位于电磁铁的磁场内，棘爪（114）的前端卡设于棘轮（115）的齿内，棘爪（114）的后端与壳体的侧壁活动连接。
3.根据权利要求1所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法，其特征在于，步骤三中的a的取值为80。
4.根据权利要求1所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法，其特征在于，步骤四和步骤七中的b的取值均为90。
5.根据权利要求1所述的带有弹性储能器的电动汽车能量分配方法，其特征在于，步骤五中的c 的取值为25。
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