CN112590524A - 一种混合动力移动充电系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力移动充电系统及其控制方法，包括发动机系统、ISG电机系统、驱动电机系统、BMS电池管理系统、BMS储能电池系统、充电机、整车控制器和驾驶区显示单元，所述发动机系统、ISG电机系统、驱动电机系统、BMS电池管理系统、BMS储能电池系统、充电机、整车控制器和驾驶区显示单元通过CAN总线网络连接外接设备，由发动机系统、ISG电机系统、驱动电机系统、BMS电池管理系统组成混合动力行驶平台，混合动力行驶平台能够利用车载充电机对亏电车辆电池进行充电，当自身电量不足时，整车控制器通过ISG电机系统启动发动机系统并发电，实现对储能电池进行充电。

Description

一种混合动力移动充电系统及其控制方法
技术领域
本发明属于充电系统技术领域，具体是一种混合动力移动充电系统及其控制方法。
背景技术
现有插电式混合动力公交车(以下简称为混合动力车辆或公交车)一般要求电池电量维持在一定的SOC(StateofCharge，荷电状态)水平，即保持SOC平衡，如果电池电量低于SOC平衡值，则发动机自动跳转至充电状态，由发动机介入对电池进行充电。
目前，纯电动车由于动力电池储能有限、充电时间长，相应的配套充电设施不够完善等原因给驾乘人员造成了里程焦虑，在电池技术、充电技术发展不足以克服以上问题，因此，需要设计一种混合动力移动充电系统，实现移动充电功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种混合动力移动充电系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种混合动力移动充电系统，包括发动机系统、ISG电机系统、驱动电机系统、BMS电池管理系统、BMS储能电池系统、充电机、整车控制器和驾驶区显示单元，所述发动机系统、ISG电机系统、驱动电机系统、BMS电池管理系统、BMS储能电池系统、充电机、整车控制器和驾驶区显示单元通过CAN总线网络连接外接设备；
所述发动机系统与ISG电机系统电连接，所述ISG电机系统与驱动电机系统电连接，所述ISG电机系统的ISG控制器与BMS电池管理系统和充电机电连接，所述驱动电机系统的驱动电机控制器与BMS电池管理系统电连接，所述发动机系统、ISG电机系统、驱动电机系统、BMS电池管理系统组成混合动力行驶平台；
所述混合动力行驶平台搭载BMS储能电池系统和充电机，所述充电机的低压信号输出端与BMS储能电池系统的低压信号输入端连接以传输充电确认信号，所述BMS储能电池系统的CAN信号输出端与充电机的CAN信号输入端连接以传输充电电流设定信号；
所述整车控制器和驾驶区显示单元与混合动力行驶平台之间通过CAN总线相连。
作为本发明再进一步的方案：所述发动机系统和ISG电机系统能够对BMS电池管理系统和BMS储能电池系统进行充电。
作为本发明再进一步的方案：所述BMS电池管理系统为ISG电机系统和驱动电机系统供电，同时经过DC-DC转换成24V为整车低压系统供电。
作为本发明再进一步的方案：所述BMS储能电池系统和充电机采用DC-DC转换，使DC300V-800V可调电压输出。
作为本发明再进一步的方案：所述BMS储能电池系统和充电机采用多路输出，实现一对多的充电需求。
作为本发明再进一步的方案：所述充电机采用双向设计。
作为本发明再进一步的方案：所述混合动力行驶平台能够通过发动机系统、BMS电池管理系统和BMS储能电池系统进行充电。
作为本发明再进一步的方案：所述混合动力行驶平台能够通过充电机的直充接头进行充电。
作为本发明再进一步的方案：所述BMS储能电池系统、充电机、整车控制器和驾驶区显示单元采用CAN通讯，遵循SAEJ1939标准；
作为本发明再进一步的方案：所述BMS储能电池系统采用磷酸铁锂离子电池。
作为本发明再进一步的方案：由发动机系统、ISG电机系统、驱动电机系统、BMS电池管理系统组成混合动力行驶平台，混合动力行驶平台与待充车辆建立充电连接后，系统上电，进行上电自检，系统正常后，进入充电运行状态，BMS储能电池系统采集各箱体储能电池单体电压和温度信息，将实时状态发送到驾驶区显示单元，充电机实现与待充车辆的通讯，并将实时状态发送到驾驶区显示单元，操作人员根据显示信息反馈实时控制充电操作过程；
充电桩连接正常后，当以150串，单体≥2.7V的储能电池总电压低于400V时，则整车控制器通过ISG电机系统启动发动机系统并发电，整车控制器控制发动机系统和ISG电机系统工作在指定工况，直至储能电池总压恢复至设定值发动机系统停机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：由发动机系统、ISG电机系统、驱动电机系统、BMS电池管理系统组成混合动力行驶平台，混合动力行驶平台能够利用车载充电机对亏电车辆电池进行充电，当自身电量不足时，整车控制器通过ISG电机系统启动发动机系统并发电，实现对储能电池进行充电，也可以通过外部充电桩对自身的车载电池和储能电池进行充电，并在驾驶区显示单元实时动态显示充电状态等信息，根据信息实现动态监控，保证移动充电的顺利进行。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为一种混合动力移动充电系统的连接结构示意图。
图2为一种混合动力移动充电系统充电示意图。
图中：1、发动机系统；2、ISG电机系统；3、驱动电机系统；4、BMS电池管理系统；5、BMS储能电池系统；6、充电机；7、整车控制器；8、驾驶区显示单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～2，本发明实施例中，一种混合动力移动充电系统，包括发动机系统1、ISG电机系统2、驱动电机系统3、BMS电池管理系统4、BMS储能电池系统5、充电机6、整车控制器7和驾驶区显示单元8，所述发动机系统1、ISG电机系统2、驱动电机系统3、BMS电池管理系统4、BMS储能电池系统5、充电机6、整车控制器7和驾驶区显示单元8通过CAN总线网络连接外接设备；
所述发动机系统1与ISG电机系统2电连接，所述ISG电机系统与驱动电机系统3电连接，所述ISG电机系统2的ISG控制器与BMS电池管理系统4和充电机6电连接，所述驱动电机系统3的驱动电机控制器与BMS电池管理系统4电连接，所述发动机系统1、ISG电机系统2、驱动电机系统3、BMS电池管理系统4组成混合动力行驶平台；
所述混合动力行驶平台搭载BMS储能电池系统5和充电机6，所述充电机6的低压信号输出端与BMS储能电池系统5的低压信号输入端连接以传输充电确认信号，所述BMS储能电池系统5的CAN信号输出端与充电机6的CAN信号输入端连接以传输充电电流设定信号；
所述整车控制器7和驾驶区显示单元8与混合动力行驶平台之间通过CAN总线相连。
所述发动机系统1和ISG电机系统2能够对BMS电池管理系统4和BMS储能电池系统5进行充电。
所述BMS电池管理系统4为ISG电机系统2和驱动电机系统3供电，同时经过DC-DC转换成24V为整车低压系统供电。
所述BMS储能电池系统5和充电机6采用DC-DC转换，使DC300V-800V可调电压输出，能够满足不同电压等级的不同电动车型的充电需求，车身两种充电接头分别面向有标准通讯的充电车辆和直充车辆进行移动充电，最多可配备两种充电接头各3组。
所述BMS储能电池系统5和充电机6采用多路输出，实现一对多的充电需求。
所述充电机6采用双向设计，混动充电车在自身需要进行补电时也是通过该充电机的直充接头进行充电，充电状态同样显示在驾驶区显示单元8。
所述混合动力行驶平台能够通过发动机系统1、BMS电池管理系统4和BMS储能电池系统5进行充电。
所述混合动力行驶平台能够通过充电机6的直充接头进行充电,可以利用低谷电以降低成本。
所述驾驶区显示单元8实时读取电池管理系统和充电机6的信息并显示各种状态信息。
所述BMS储能电池系统5、充电机6、整车控制器7和驾驶区显示单元8采用CAN通讯，遵循SAEJ1939标准。
所述BMS储能电池系统5采集各箱体储能电池单体电压和温度信息，将实时状态发送到驾驶区显示单元8。
所述充电机6主要通讯功能为当待充车辆充电接口是按标准通讯方式的充电接口时，充电机6实现与待充车辆的通讯，并将实时状态发送到驾驶区显示单元8，操作人员根据显示信息反馈实时控制充电操作过程。
所述BMS储能电池系统5采用磷酸铁锂离子电池。
一种混合动力移动充电系统的控制方法，由发动机系统1、ISG电机系统2、驱动电机系统3、BMS电池管理系统4组成混合动力行驶平台，混合动力行驶平台与待充车辆建立充电连接后，系统上电，进行上电自检，系统正常后，进入充电运行状态，BMS储能电池系统5采集各箱体储能电池单体电压和温度信息，将实时状态发送到驾驶区显示单元8，充电机6实现与待充车辆的通讯，并将实时状态发送到驾驶区显示单元8，操作人员根据显示信息反馈实时控制充电操作过程；
充电桩连接正常后，进入参数设定界面，根据待充车辆的电池状态设定相应的电压、电流等参数，同时根据亏电和停驶地段工况选择不同充电模式，系统设定两种充电模式：复线充电和短时应急补电；
模式一为复线充电，该充电模式主要功能为充分充电，补给足够的电量，以达到恢复车辆正常线路运行的目的，该充电模式分为三个阶段，分别为预充阶段、恒流充电阶段和恒压充电阶段；
模式二为短时应急补电，该充电模式分为两个阶段，分别为预充阶段、恒流限压充电阶段，主要目的为短时快速补电；
充电控制过程为当选择进入线充电或短时应急补电充电模式后，预警判断阶段除了实时监控充电电流、单体电压、电压均衡信息外，当储能电池总电压低于400V时(以150串，单体不低于2.7V设限)，则整车控制器7通过ISG电机系统2启动发动机系统1并发电，整车控制器7控制发动机系统1和ISG电机系统2工作在指定工况，该指定工况为发动机的比油耗以及ISG电机系统的发电效率两者的综合效率最优点，并综合判断储能电池允许充电功率进行控制，直至储能电池总压恢复至设定值发动机停机；
或者充电过程待充电池与充电机任何一方判断充电故障，则退出充电并向整车控制器7请求发动机停机，并将相应的SOC或者故障报警信息通过CAN通讯发送到仪表进行显示。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种混合动力移动充电系统，其特征在于：包括发动机系统(1)、ISG电机系统(2)、驱动电机系统(3)、BMS电池管理系统(4)、BMS储能电池系统(5)、充电机(6)、整车控制器(7)和驾驶区显示单元(8)，所述发动机系统(1)、ISG电机系统(2)、驱动电机系统(3)、BMS电池管理系统(4)、BMS储能电池系统(5)、充电机(6)、整车控制器(7)和驾驶区显示单元(8)通过CAN总线网络连接外接设备；
所述发动机系统(1)与ISG电机系统(2)电连接，所述ISG电机系统与驱动电机系统(3)电连接，所述ISG电机系统(2)的ISG控制器与BMS电池管理系统(4)和充电机(6)电连接，所述驱动电机系统(3)的驱动电机控制器与BMS电池管理系统(4)电连接，所述发动机系统(1)、ISG电机系统(2)、驱动电机系统(3)、BMS电池管理系统(4)组成混合动力行驶平台；
所述混合动力行驶平台搭载BMS储能电池系统(5)和充电机(6)，所述充电机(6)的低压信号输出端与BMS储能电池系统(5)的低压信号输入端连接以传输充电确认信号，所述BMS储能电池系统(5)的CAN信号输出端与充电机(6)的CAN信号输入端连接以传输充电电流设定信号；
所述整车控制器(7)和驾驶区显示单元(8)与混合动力行驶平台之间通过CAN总线相连。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力移动充电系统，其特征在于，所述发动机系统(1)和ISG电机系统(2)能够对BMS电池管理系统(4)和BMS储能电池系统(5)进行充电。
3.根据权利要求1所述的一种混合动力移动充电系统，其特征在于，所述BMS电池管理系统(4)为ISG电机系统(2)和驱动电机系统(3)供电，同时经过DC-DC转换成24V为整车低压系统供电。
4.根据权利要求1所述的一种混合动力移动充电系统，其特征在于，所述BMS储能电池系统(5)和充电机(6)采用DC-DC转换，使DC300V-800V可调电压输出。
5.根据权利要求1所述的一种混合动力移动充电系统，其特征在于，所述BMS储能电池系统(5)和充电机(6)采用多路输出，实现一对多的充电需求。
6.根据权利要求1所述的一种混合动力移动充电系统，其特征在于，所述充电机(6)采用双向设计。
7.根据权利要求1所述的一种混合动力移动充电系统，其特征在于，所述混合动力行驶平台能够通过发动机系统(1)、BMS电池管理系统(4)和BMS储能电池系统(5)进行充电。
8.根据权利要求1所述的一种混合动力移动充电系统，其特征在于，所述混合动力行驶平台能够通过充电机(6)的直充接头进行充电。
9.根据权利要求1所述的一种混合动力移动充电系统，其特征在于，所述BMS储能电池系统(5)采用磷酸铁锂离子电池。
10.一种混合动力移动充电系统的控制方法，其特征在于，由发动机系统(1)、ISG电机系统(2)、驱动电机系统(3)、BMS电池管理系统(4)组成混合动力行驶平台，混合动力行驶平台与待充车辆建立充电连接后，系统上电，进行上电自检，系统正常后，进入充电运行状态，BMS储能电池系统(5)采集各箱体储能电池单体电压和温度信息，将实时状态发送到驾驶区显示单元(8)，充电机(6)实现与待充车辆的通讯，并将实时状态发送到驾驶区显示单元(8)，操作人员根据显示信息反馈实时控制充电操作过程；
充电桩连接正常后，当以150串，单体≥2.7V的储能电池总电压低于400V时，则整车控制器(7)通过ISG电机系统(2)启动发动机系统(1)并发电，整车控制器(7)控制发动机系统(1)和ISG电机系统(2)工作在指定工况，直至储能电池总压恢复至设定值发动机系统(1)停机。
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