CN109572455B - 抑制扭振的装置、方法和移动充电车 - Google Patents

抑制扭振的装置、方法和移动充电车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种抑制扭振的装置、方法和移动充电车，装置包括:相互连接的发电模块、控制模块和充电模块；其中，发电模块，用于产生电能；控制模块用于连接至被充电车辆并根据被充电车辆的充电请求功率和移动充电车的目标允许功率参数计算出充电功率；充电模块用于连接至被充电车辆并根据充电功率向被充电车辆充电，以抑制发电模块的扭振。本发明通过对移动充电车充电功率的限定，避开了易引发传动装置产生扭振的充电功率，进而降低了因传动装置产生扭振造成的充电车故障的问题，同时减少了车辆的抖动，并降低了噪声，提升了燃油的使用效率。

Description

抑制扭振的装置、方法和移动充电车
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种抑制扭振的装置、抑制扭振的方法和移动充电车。
背景技术
近年来随着电动车汽车市场急速发展，城市充电设施建设不到位，中长途/特定线路以及大型活动后勤等充电保障困难日益严重，移动充电车逐渐成为充电保障网络的重要一环。移动充电车的类型一般包括1.燃油车带储能电池的移动充电车；2.电动车带储能电池的移动充电车；3.纯取力发电的移动充电车；4.取力发电加储能电池的移动充电车。其中纯取力发电的移动充电车和取力发电加储能电池的移动充电车能够很好地达到兼顾续航里程、携能多的要求。
对于纯取力发电的移动充电车和取力发电加储能电池的移动充电车，在实际运行中，充电车传动链在特定工况下(如，一定转速，一定的轴功率下)，存在一个或多个转速谐振点(即，扭振)。其直接表现是发动机抖动，传动轴转速波动突然增大，车身明显振动，噪声变大，油耗及颗粒排放也明显增加。这对发动机、传动轴，轴承，节气阀等关键零部件的寿命都有很大影响，严重的在较短时间内就会触发发动机故障。这对移动充电车的运营和维护都带来了挑战。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种抑制扭振的装置、抑制扭振的方法和移动充电车，通过对移动充电车充电功率的限定，避开了易引发传动装置产生扭振的充电功率，进而降低了因传动装置产生扭振造成的充电车故障的问题，同时减少了车辆的抖动，并降低了噪声，提升了燃油的使用效率。
为了解决上述技术问题，根据本发明一方面，提供了一种抑制扭振的装置，包括:相互连接的发电模块、控制模块和充电模块；
其中，所述发电模块，用于产生电能；
所述控制模块，用于连接至被充电车辆并根据所述被充电车辆的充电请求功率和所述移动充电车的目标允许功率参数计算出充电功率，所述充电功率为避开易引发移动充电车扭振的充电功率；
所述充电模块，用于连接至所述被充电车辆并根据所述充电功率向所述被充电车辆充电，以抑制所述发电模块的扭振。
进一步的，所述发电模块包括：发动机、传动单元和发电机；以及
所述控制模块包括：相互连接的功率限制单元和充电管理单元；
其中，所述功率限制单元连接至所述发电模块，用于获取所述发动机的当前转速，并根据所述当前转速筛选出预先存储的多个允许功率参数中与所述当前转速对应的所述目标允许功率参数；
所述充电管理单元连接至所述充电模块和所述被充电车辆，用于接收所述被充电车辆的充电请求功率，并根据所述充电请求功率和所述目标允许功率参数计算出所述充电功率，并将所述充电功率发送至所述充电模块。
进一步的，所述目标允许功率参数包括目标允许功率范围，其中所述目标允许功率范围中至少包括一个导致所述移动充电车产生扭振的扭振功率范围；以及
所述充电管理单元具体用于：
判断所述充电请求功率是否处于所述扭振功率范围内或大于所述目标允许功率范围上限，以得到判定结果，并根据所述判定结果确定所述充电功率。
进一步的，所述充电管理单元具体用于：
当所述充电请求功率未处于所述扭振功率范围且不大于所述目标允许功率范围的上限时，确定所述充电功率请求为所述充电功率；
当所述充电请求功率处于所述扭振功率范围内时，确定所述扭振功率范围的下限为所述充电功率；
当所述充电请求功率大于所述目标允许功率范围上限时，确定所述目标允许功率范围上限为所述充电功率。
进一步的，所述充电管理单元具体用于：
当所述充电请求功率未处于所述扭振功率范围且不大于所述目标允许功率的上限时，确定所述充电功率请求为所述充电功率；
当所述充电请求功率处于所述扭振功率范围内时，确定所述扭振功率范围的下限为所述充电功率；
当所述充电请求功率大于所述目标允许功率范围上限时，确定所述目标允许功率范围上限为所述充电功率。
进一步的，所述充电模块包括：
交流-直流转换单元、直流-直流转换单元、桩控制器和充电控制板。
根据本发明另一方面，提供一种移动充电车，所述移动充电车包括上述任一项所述的抑制扭振的装置。
根据本发明又一方面，提供一种抑制扭振的方法，包括：
接收被充电车辆的充电请求功率；
获取所述移动充电车的目标允许功率参数；
根据所述充电请求功率和所述目标允许功率参数计算出充电功率，所述充电功率为避开易引发移动充电车扭振的充电功率；
根据所述充电功率向所述被充电车辆进行充电。
进一步的，所述获取所述移动充电车的目标允许功率参数的步骤，包括：
获取所述移动充电车的发动机的当前转速；
筛选出预先存储的多个允许功率参数中与所述当前转速对应的所述目标允许功率参数。
进一步的，所述目标允许功率参数包括目标允许功率范围，其中所述目标允许功率范围中至少包括一个导致所述移动充电车产生扭振的扭振功率范围；
以及所述根据所述充电请求功率和所述目标允许功率参数计算出充电功率的步骤，包括：
判断所述充电请求功率是否处于所述扭振功率范围内或大于所述目标允许功率范围上限，以得到判定结果；
根据所述判定结果确定所述充电功率。
进一步的，所述根据所述判定结果确定所述充电功率的步骤包括：
当所述充电请求功率未处于所述扭振功率范围且不大于所述目标允许功率的上限时，确定所述充电功率请求为所述充电功率；
当所述充电请求功率处于所述扭振功率范围内时，确定所述扭振功率范围的下限为所述充电功率；
当所述充电请求功率大于所述目标允许功率范围上限时，确定所述目标允许功率范围上限为所述充电功率。
进一步地，所述目标允许功率参数包括多个目标允许功率档位；以及
以及所述根据所述充电请求功率和所述目标允许功率参数计算出充电功率的步骤，包括：
将所述多个目标允许功率档位分别与所述充电请求功率进行比对；
确定所述多个目标允许功率档位中与所述充电请求功率最接近的目标允许功率档位为所述充电功率。
根据本发明又一方面，提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现上述任一项所述的方法的步骤。
根据本发明又一方面，提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现上述任一项所述方法的步骤。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明一种抑制扭振的装置、抑制扭振的方法和移动充电车可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，其至少具有下列优点：
(1)通过对充电功率的限制，能够有效的避开易引发移动充电车扭振的情况，进而保证了充电车的稳定性，减少了故障的发生；
(2)减少了发动机抖动的情况，降低了车辆因扭振造成的车辆震动及噪音，进而提高了驾乘人员的舒适度；
(3)降低了因发动机抖动造成的油耗及尾气排放的增加，进而提升了燃油的使用效率，达到节省能源的目的。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的抑制扭振的装置的示意框图；
图2为本发明另一实施例提供的抑制扭振的装置的示意框图；
图3为本发明一实施例提供的目标功率范围的曲线图；
图4为本发明一实施例提供的抑制扭振的方法的流程图；
图5为本发明一实施例提供的获取移动充电车的目标允许功率参数的方法流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种抑制扭振的装置、方法和移动充电车的具体实施方式及其功效，详细说明如后。
如图1所示，一种抑制扭振的装置，包括:相互连接的发电模块10、控制模块20和充电模块30；
其中，发电模块10，用于产生电能；控制模块20，用于连接至被充电车辆并根据被充电车辆的充电请求功率和移动充电车的目标允许功率参数计算出充电功率；充电模块30，用于连接至所述被充电车辆并根据充电功率向被充电车辆充电，以抑制发电模块10的扭振。
可知的是，移动充电车发电过程中，当被充电车辆充电请求功率达到某一个或多个值或范围时，易引发移动充电车的扭振，进而造成车辆的震动，因此，在移动充电车为被充电车辆进行充电时，控制避开上述充电功率，以此来减少车辆的扭振，当然，也可以通过对充电电流的限制来达到抑制发电模块10扭振的目的，其与限制充电功率的方案相同，此处不再赘述。
具体地，将抑制扭振的装置中的控制模块20连接至被充电车辆，以能够接收到被充电车辆的充电请求功率，进而根据该充电请求功率和移动充电车的目标允许功率参数来计算出实际的充电功率，该充电功率避开了上述的易引发移动充电车的扭振一个或多个充电功率值或范围，进而在充电模块30按照计算出的充电功率对被充电车辆进行充电时，即可有效地避免扭振发生的情况。
进一步地，如图1所示，发电模块10包括发动机101、传动单元104和发电机105，其中，发动机101用于产生动能，传动单元104将发动机101产生的全部动能或部分动能传递至发电机105，发电机105将接收到的动能转换为电能，其中，传动单元104可以是传动轴，也可以是传动链等装置。
在一些实施例中，如图2所示，上述发电模块10还包括变速箱102和分动箱103，其中，变速箱102用于调节发动机的转速，而分动箱103与发动机101相连接，用于对发动机101所产生的动能进行分配。在一些实际应用中，分动箱103用于将一部分发动机101产生的动能分配用于车辆行驶，将一部分动能通过传动单元104分配给发电机105，以使得发电模块通过取力发电的方式产生电能。需要注意的是，分动箱103也可以将发动机101产生的全部动能分配用于车辆行驶，或者也可以将全部动能分配给发电机105。发电机105通过传动单元104与分动箱103相连接，用于在发动机101的带动下产生并输出电能，提供后级的电源输入。
进一步地，上述控制模块20包括：相互连接的功率限制单元201和充电管理单元202。
其中，功率限制单元201连接至发电模块10，具体连接至发动机101，以能够获取发动机101的当前转速，预先存储的多个允许功率参数是针对不同的发动机101转速通过实验得出的，是在不同转速下所允许输出的功率参数，所以不同的发动机101转速对应着不同的允许功率参数，进而通过获取到的发动机101的当前转速来筛选出预先存储的多个允许功率参数中与当前转速对应的目标允许功率参数；充电管理单元202连接至充电模块30和被充电车辆，用于接收被充电车辆的充电请求功率，并根据充电请求功率和目标允许功率参数计算出充电功率，并将充电功率发送至充电模块30，进而使得充电模块30根据该充电功率为被充电车辆进行充电。
在一个实施例中，根据发动机101的当前转速确定出的目标允许参数为目标允许功率范围，在该目标允许功率范围中至少包含有至少一个易引发扭振的功率死区(即扭振功率范围)，进而根据充电请求功率是否处于所述扭振功率范围内或大于所述目标允许功率范围上限来确定出充电功率，其中，目标允许功率范围上限是发动机101所允许的最大稳定工作能力，其是由节气阀的最大开度，最大进气量和喷油量等发动机101性能参数以及充电模块30和发电模块10等的功率限制来决定的。
具体的，如图3所示，当充电请求功率小于P5(即标允许功率范围上限)且也不再区间[P1,P2]和[P3,P4](即扭振功率范围)内时，则充电功率V.Pavl等于充电请求功率V.Preq；当P1＜充电请求功率V.Preq＜P2时，则充电功率V.Pavl＝P1；当P3＜充电请求功率V.Preq＜P4时，则充电功率V.Pavl＝P3；当充电请求功率V.Preq＞P5时，充电功率V.Pavl＝P5。
在一个具体实施例中，当充电管理单元202计算出充电功率V.Pavl后，在向充电模块30发送该充电功率V.Pavl，为了能够减少发送该充电功率V.Pavl时的高频分量，增加一个低频滤波模块(图中未示出)，以减少发送充电功率V.Pavl时的高频分量，进而避免对传动单元产生额外激励。
在另一个实施例中，根据发动机101的当前转速确定出的目标允许功率参数为多个目标允许功率档位，该多个目标允许功率档位的设置，避开了上述的易引发扭振的功率死区，进而在获取到被充电车辆的充电请求功率后，将该充电请求功率与多个目标允许功率档位进行比对，进而筛选出多个目标允许功率档位中与该充电请求功率最接近的目标允许功率档位作为充电功率。
在一些示例中，充电模块30包括交流-直流转换单元301(或者称为AC-DC单元)、直流-直流转换单元302(或者称为DC-DC单元)、桩控制器303和充电控制板304。
可知的是，发电机105产生的电能为交流电，而对被充电车辆进行充电时，需要的是直流电，因此需要交流-直流转换单元301将发电机105产生的交流电转换为直流电，调制成稳定的电压，再输出，例如输送至充电模块30。在一些实施例中，交流-直流转换单元301也可以包含在发电模块10中。可选地，交流-直流转换单元301设置在发电模块10与直流-直流转换单元302之间的母线上。直流-直流转换单元302设有向充电负荷输送电能的接口，直流-直流转换单元302用于将从交流-直流转换单元301接收到的直流电转换为充电负荷能够利用的直流电，进而输出转换后的直流电。桩控制器303用于控制充电模块30中的一个或多个部件、以及与充电负荷进行通信协议的交互等，例如，控制直流-直流转换单元302以使其输出适应不同被充电车辆的直流电。充电控制板304包括微控制单元，用于控制充电模块30中的一个或多个部件进行启动充电、停止充电，获取系统状态信息、报警信号等信号并进行处理，控制用于展示给用户的界面的信息，处理紧急故障等。可选地，直流-直流转换单元302、桩控制器303和充电控制板304之间通信连接。
在一些实施中，在抑制扭振的装置中还包括超前滞后模块(图中未示出)，以校正该装置的相频特性，以使得充电模块30在充电过程中的控制更加稳定，进一步降低了扭振发生的情况。
本发明实施例还提供一种移动充电车，所述移动充电车包括上述所述任一种抑制扭振的装置。
本发明实施例所述扭振抑制装置和移动充电车，通过对为被充电车辆的充电功率的限制，能够有效的避开易引发充电车扭振的情况，进而保证了充电车的稳定性，减少了故障的发生，同时减少了发动机抖动的情况，降低了车辆因扭振造成的车辆震动及噪音，进而提高了驾乘人员的舒适度以及降低了因发动机抖动造成的油耗及尾气排放的增加，进而提升了燃油的使用效率，达到节省能源的目的。
如图4所示，本发明实施例还提供一种抑制扭振的方法，包括：
步骤S1、接收被充电车辆的充电请求功率。
其中，被充电车辆指的采用移动充电车进行充电的电动车，并不限制于纯电动汽车，也可以为混合动力汽车等，其充电请求功率是根据被充电车辆的实际充电功率需求通过充电时所需的各功能模块的功率进行限制后所得的，如，充电模块中的交流-直流转换单元和直流-直流转换单元的功率限制等。
步骤S2、获取移动充电车的目标允许功率参数。
如图5所示，步骤S2进一步包括：
步骤S21、获取移动充电车的发动机的当前转速。
步骤S22、筛选出预先存储的多个允许功率参数中与当前转速对应的目标允许功率参数。
其中，预先存储的多个允许功率参数是针对不同的发动机转速通过实验得出的，是在不同转速下所允许输出的功率参数，所以不同的发动机转速对应着不同的允许功率参数，进而通过获取到的发动机的当前转速来查询预先存储的多个允许功率参数中与当前转速对应的目标允许功率参数。
步骤S3、根据充电请求功率和目标允许功率参数计算出充电功率；
在一个具体实施例中，根据发动机的当前转速确定出的目标允许参数为目标允许功率范围，在该目标允许功率范围中至少包含有至少一个易引发扭振的功率死区(即扭振功率范围)，进而根据充电请求功率是否处于扭振功率范围内或大于目标允许功率范围上限来确定出充电功率，其中，目标允许功率范围上限是发动机所允许的最大稳定工作能力，其是由节气阀的最大开度，最大进气量和喷油量等发动机性能参数以及充电模块和发电模块等的功率限制来决定的。
具体的，如图3所示，当充电请求功率小于P5(即标允许功率范围上限)且也不再区间[P1,P2]和[P3,P4](即扭振功率范围)内时，则充电功率V.Pavl等于充电请求功率V.Preq；当P1＜充电请求功率V.Preq＜P2时，则充电功率V.Pavl＝P1；当P3＜充电请求功率V.Preq＜P4时，则充电功率V.Pavl＝P3；当充电请求功率V.Preq＞P5时，充电功率V.Pavl＝P5。
在另一个具体实施例中，根据发动机的当前转速确定出的目标允许功率参数为多个目标允许功率档位，该多个目标允许功率档位的设置，避开了上述的易引发扭振的功率死区，进而在获取到被充电车辆的充电请求功率后，将该充电请求功率与多个目标允许功率档位进行比对，进而筛选出多个目标允许功率档位中与该充电请求功率最接近的目标允许功率档位作为充电功率。
步骤S4、根据所述充电功率向所述被充电车辆进行充电。
本发明实施例还提供一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现所述方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现所述方法的步骤。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种抑制扭振的装置，用于移动充电车，其特征在于，所述装置包括:相互连接的发电模块、控制模块和充电模块；
其中，所述发电模块，用于产生电能；
所述控制模块，用于连接至被充电车辆并根据所述被充电车辆的充电请求功率和所述移动充电车的目标允许功率参数计算出充电功率，所述充电功率为避开易引发移动充电车扭振的充电功率；
所述充电模块，用于连接至所述被充电车辆并根据所述充电功率向所述被充电车辆充电，以抑制所述发电模块的扭振。
2.根据权利要求1所述的抑制扭振的装置，其特征在于，所述发电模块包括：发动机、传动单元和发电机；以及
所述控制模块包括相互连接的功率限制单元和充电管理单元；
其中，所述功率限制单元连接至所述发电模块，用于获取所述发动机的当前转速，并根据所述当前转速筛选出预先存储的多个允许功率参数中与所述当前转速对应的所述目标允许功率参数；
所述充电管理单元连接至所述充电模块和所述被充电车辆，用于接收所述被充电车辆的充电请求功率，并根据所述充电请求功率和所述目标允许功率参数计算出所述充电功率，并将所述充电功率发送至所述充电模块。
3.根据权利要求2所述的抑制扭振的装置，其特征在于，所述目标允许功率参数包括目标允许功率范围，其中所述目标允许功率范围中至少包括一个导致所述移动充电车产生扭振的扭振功率范围；以及
所述充电管理单元具体用于：
判断所述充电请求功率是否处于所述扭振功率范围内或大于所述目标允许功率范围上限，以得到判定结果，并根据所述判定结果确定所述充电功率。
4.根据权利要求3所述的抑制扭振的装置，其特征在于，所述充电管理单元具体用于：
当所述充电请求功率未处于所述扭振功率范围且不大于所述目标允许功率范围的上限时，确定所述充电功率请求为所述充电功率；
当所述充电请求功率处于所述扭振功率范围内时，确定所述扭振功率范围的下限为所述充电功率；
当所述充电请求功率大于所述目标允许功率范围上限时，确定所述目标允许功率范围上限为所述充电功率。
5.根据权利要求2所述的抑制扭振的装置，其特征在于，所述目标允许功率参数包括多个目标允许功率档位；以及
所述充电管理单元具体用于：
将所述多个目标允许功率档位分别与所述充电请求功率进行比对；
确定所述多个目标允许功率档位中与所述充电请求功率最接近的目标允许功率档位为所述充电功率。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的抑制扭振的装置，其特征在于，所述充电模块包括：交流-直流转换单元、直流-直流转换单元、桩控制器和充电控制板。
7.一种移动充电车，其特征在于，所述移动充电车包括权利要求1-6中任意一项所述抑制扭振的装置。
8.一种抑制扭振的方法，用于移动充电车，其特征在于，所述方法包括：
接收被充电车辆的充电请求功率；
获取所述移动充电车的目标允许功率参数；
根据所述充电请求功率和所述目标允许功率参数计算出充电功率，所述充电功率为避开易引发移动充电车扭振的充电功率；
根据所述充电功率向所述被充电车辆进行充电。
9.根据权利要求8所述的抑制扭振的方法，其特征在于，所述获取所述移动充电车的目标允许功率参数的步骤，包括：
获取所述移动充电车的发动机的当前转速；
筛选出预先存储的多个允许功率参数中与所述当前转速对应的所述目标允许功率参数。
10.根据权利要求8或9所述的抑制扭振的方法，其特征在于，所述目标允许功率参数包括目标允许功率范围，其中所述目标允许功率范围中至少包括一个导致所述移动充电车产生扭振的扭振功率范围；
以及所述根据所述充电请求功率和所述目标允许功率参数计算出充电功率的步骤，包括：
判断所述充电请求功率是否处于所述扭振功率范围内或大于所述目标允许功率范围上限，以得到判定结果；
根据所述判定结果确定所述充电功率。
11.根据权利要求10所述的抑制扭振的方法，其特征在于，所述根据所述判定结果确定所述充电功率的步骤包括：
当所述充电请求功率未处于所述扭振功率范围且不大于所述目标允许功率的上限时，确定所述充电功率请求为所述充电功率；
当所述充电请求功率处于所述扭振功率范围内时，确定所述扭振功率范围的下限为所述充电功率；
当所述充电请求功率大于所述目标允许功率范围上限时，确定所述目标允许功率范围上限为所述充电功率。
12.根据权利要求8或9所述的抑制扭振的方法，其特征在于，所述目标允许功率参数包括多个目标允许功率档位；以及
以及所述根据所述充电请求功率和所述目标允许功率参数计算出充电功率的步骤，包括：
将所述多个目标允许功率档位分别与所述充电请求功率进行比对；
确定所述多个目标允许功率档位中与所述充电请求功率最接近的目标允许功率档位为所述充电功率。
13.一种控制器，其包括存储器与处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述程序在被所述处理器执行时能够实现权利要求8至12中任一项权利要求所述的方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述程序在由一计算机或处理器执行时实现如权利要求8至12中任意一项权利要求所述的方法的步骤。
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