CN113173134B - 一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统和控制方法 - Google Patents

一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统和控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统、控制方法、计算机设备和存储介质。所述系统包括：以高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，高压配电箱并联在高压直流母线上，一个高压配电箱连接一组电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；同时通过辅助用电控制器与高压配电箱连接，将高压电转换为低压电源为低压配电网络供电。低压配电网络以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器；低压蓄电池与低压电源并联，低压蓄电池与低压电源通过智能低压配电单元为桥分线器供电；桥分线器用于为电驱底盘的低压用电设备供电。高压配电网络和低压配电网络，都是以桥为单位进行模块化布局，扩展性好，通用性强。

Description

一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统和控制方法
技术领域
本申请涉及特种车辆技术领域，特别是涉及一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统。
背景技术
新一代超重载混合动力电驱动底盘动力系统采用了分布式混合动力方案，由2个智能动力单元和多个标准动力电池包组成；驱动系统采用了车轮独立驱动的分布式驱动方案，驱动电机数量为10台到16台；同时，电驱底盘还需要为车辆其它设备提供配电保障。相比于普通新能源车辆，电驱底盘配电系统有以下特点：一是系统复杂度高，普通新能源车辆通常是一个电池包，或一个电池包加一个发电机组，驱动电机数量为1台或2台；二是车辆规模大，超重载电驱底盘长度为18米到22米，普通车辆长度一般不超过12米。现有的普通新能源车辆的配电系统不适合新一代超重载混合动力电驱动底盘的配电，存在适应性不佳的问题。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够满足新一代超重载混合动力电驱动底盘配电需求的用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统。
一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统，所述系统包括：高压配电网络和低压配电网络；所述高压配电网络包括高压直流母线、高压配电箱、电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；所述低压配电网络包括智能低压配电单元、桥分线器和低压蓄电池；
所述高压直流母线用于形成贯穿全车的高压干线，连接高压配电箱为电机控制器和动力电池组配电；以高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，所述高压配电箱并联在所述高压直流母线上，一个高压配电箱连接一组所述电机控制器、所述动力电池组和所述辅助用电控制器；
所述辅助用电控制器用于与所述高压配电箱连接，将高压电转换为24V低压电源为所述低压配电网络供电；
所述低压配电网络以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器；
所述低压蓄电池与所述24V低压电源并联，所述低压蓄电池与所述24V低压电源通过所述智能低压配电单元为所述桥分线器供电；
所述桥分线器用于为电驱底盘的低压用电设备供电。
其中一个实施例中，系统还包括：市电充电机；所述市电充电机用于通过国家民用电网充电设备进行所述动力电池组的充电。
其中一个实施例中，系统还包括：通过靠近发电机组的高压配电箱为所述发电机组进行供配电。
其中一个实施例中，系统还包括：所述高压直流母线布置在车架纵梁内右侧上部，所述低压配电网络的供电线缆与控制线缆布置在车架纵梁内左侧上部。
其中一个实施例中，系统还包括：所述高压配电箱布置于各动力电池组上方，与所述动力电池组或车架采用螺纹连接方式固定。
其中一个实施例中，系统还包括：所述系统还包括预充电支路，所述预充电支路用于在所述高压配电箱与所述动力电池组连通时进行电流分流。
一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电控制方法，所述方法包括：
通过分布式高压配电网络为电机控制器和动力电池组配电；所述高压配电网络包括高压直流母线、高压配电箱、电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；所述高压直流母线用于形成贯穿全车的高压干线，连接高压配电箱为所述电机控制器和所述动力电池组配电；以所述高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，所述高压配电箱并联在所述高压直流母线上，一个高压配电箱连接一组所述电机控制器、所述动力电池组和所述辅助用电控制器；所述辅助用电控制器用于与所述高压配电箱连接，将高压电转换为24V低压电源为所述低压配电网络供电；
通过分布式低压配电网络为电驱底盘的低压用电设备供电；所述低压配电网络包括智能低压配电单元、桥分线器和低压蓄电池；所述低压配电网络以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器；所述低压蓄电池与所述24V低压电源并联，所述低压蓄电池与所述24V低压电源通过所述智能低压配电单元为所述桥分线器供电；所述桥分线器用于为电驱底盘的低压用电设备供电；
根据负载情况对所述高压配电网络的节点和所述低压配电网络的节点以驱动桥为单位进行动态组合调整。
在其中一个实施例中，还包括：当一个驱动桥发生故障时，隔离发生故障的驱动桥；
当所述发生故障的驱动桥对应的电池没有故障时，将所述电池给其它驱动桥供电。
上述用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统，以高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，高压配电箱并联在高压直流母线上，高压直流母线形成贯穿全车的高压干线，一个高压配电箱连接一组电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；同时通过辅助用电控制器与高压配电箱连接，将高压电转换为低压电源为低压配电网络供电。低压配电网络以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器；低压蓄电池与低压电源并联，低压蓄电池与低压电源通过智能低压配电单元为桥分线器供电；桥分线器用于为电驱底盘的低压用电设备供电。高压配电网络和低压配电网络，都是以桥为单位进行模块化布局，通过模块化适应车桥数量或位置变化，当一个节点故障时，可以将该节点从总线上断开而不影响总线上其他系统的正常工作；另外高压负载模块化、分布式的设计使得高压配电箱整车通用，可以灵活满足底盘系列化需求。本发明可以实现电驱车与上装能源供应的一体化管理，灵活性高，扩展性好，通用性强。
附图说明
图1为一个实施例中高压配电网络架构示意图；
图2为一个实施例中低压配电网络架构示意图；
图3为一个实施例中用于混合动力电驱底盘的分布式配电控制方法的流程示意图；
图4为一个实施例中计算机设备的内部结构图。。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统，系统包括：
高压配电网络和低压配电网络；高压配电网络包括高压直流母线、高压配电箱、电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；低压配电网络包括智能低压配电单元、桥分线器和低压蓄电池；
高压直流母线用于形成贯穿全车的高压干线，连接高压配电箱为电机控制器和动力电池组配电；以高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，高压配电箱并联在高压直流母线上，一个高压配电箱连接一组电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；
辅助用电控制器用于与高压配电箱连接，将高压电转换为24V低压电源为低压配电网络供电；
低压配电网络以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器；
低压蓄电池与24V低压电源并联，低压蓄电池与24V低压电源通过智能低压配电单元为桥分线器供电；
桥分线器用于为电驱底盘的低压用电设备供电。
本发明针对新一代超重载混合动力电驱动底盘供配电需求，提出一种用于分布式模块化超重载混合动力电驱底盘的供配电架构及控制方法。电驱底盘供配电架构采用600V高压直流母线体制，配电系统采用分布式总线结构，以每个车桥标准高压配电箱为一个节点，分别挂在高压总线上，每个节点均是一个独立的系统，其工作状态均可受控制器控制及监控；如果某个节点故障，控制器可将该节点从总线断开而不影响总线上其他系统的正常工作。标准高压配电箱整车通用，通过变换配电箱数量，可以灵活满足底盘系列化需求。
高压配电网络，根据重载电驱动底盘电机、电池和柴油发电机组布局特点，采用模块化分布式布局，以高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，为该桥电机和电池配电。低压配电网络，根据重载电驱动底盘模块化车桥用电需求，采用模块化分布式布局，以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器，满足该桥转向、电池、驱动等低压配电需求。高压配电网络和低压配电网络，都是以桥为单位进行模块化布局，通过模块化适应车桥数量或位置变化，扩展性好，通用性强。在某桥节点故障时，可以快速隔离，不影响其它桥供电。在某桥配置的驱动故障，电池正常时，电池还可以给其它车桥供电。
其中一个实施例中，系统还包括：市电充电机；市电充电机用于通过国家民用电网充电设备进行动力电池组的充电。
其中一个实施例中，系统还包括：通过靠近发电机组的高压配电箱为发电机组进行供配电。
其中一个实施例中，系统还包括：高压直流母线布置在车架纵梁内右侧上部，低压配电网络的供电线缆与控制线缆布置在车架纵梁内左侧上部。
其中一个实施例中，系统还包括：高压配电箱布置于各动力电池组上方，与动力电池组或车架采用螺纹连接方式固定。
其中一个实施例中，系统还包括：系统还包括预充电支路，预充电支路用于在高压配电箱与动力电池组连通时进行电流分流。
在一个具体实施例中，如图1，高压配电网络包括高压直流母线1、配电线缆2、辅助用电控制器3、高压配电箱4、市电充电机5。高压配电网络采用分布式模块化高压直流供配电方案，实现电驱车和上装能源供应一体化管理。高压直流母线1、配电线缆2最大耐压值不低于750VDC；高压配电箱4以桥单元为节点并联在总线上，可独立控制或隔离；一个高压配电箱4负责一个车桥的两个驱动电机及控制器、动力电池组及就近的辅助用电设备(空压机、空调、转向电机等)，靠近发电机组的高压配电箱4负责发电机组供配电；市电充电机5能够使用国家民用电网充电设备进行充电。高压配电箱4应具备通用性且能够实现互换，须具备黏连检测、电压监测、电流监测等状态监测功能。高压配电箱4布置于各电池包上方，与电池包或车架推荐采用螺纹连接方式固定。高压上电需要设置预充电支路，以降低高压系统与电池连通时电流对主接触器的冲击。
在一个具体实施例中，如图2，低压配电网络包括智能低压配电单元6、低压分线器7、低压蓄电池8组成。低压配电网络通过电驱底盘辅助用电控制器3(高压DC/DC)转换为24V低压电源与低压蓄电池8并联，通过低压配电单元6为电驱底盘提供低压电源，电驱底盘各低压用电设备通过低压分线器7配电。
在一个实施例中，如图3所示，提供了一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电控制方法，包括以下步骤：
步骤302，通过分布式高压配电网络为电机控制器和动力电池组配电。
高压配电网络包括高压直流母线、高压配电箱、电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；高压直流母线用于形成贯穿全车的高压干线，连接高压配电箱为电机控制器和动力电池组配电；以高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，高压配电箱并联在高压直流母线上，一个高压配电箱连接一组电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；辅助用电控制器用于与高压配电箱连接，将高压电转换为24V低压电源为低压配电网络供电。
步骤304，通过分布式低压配电网络为电驱底盘的低压用电设备供电。
低压配电网络包括智能低压配电单元、桥分线器和低压蓄电池；低压配电网络以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器；低压蓄电池与24V低压电源并联，低压蓄电池与24V低压电源通过智能低压配电单元为桥分线器供电；桥分线器用于为电驱底盘的低压用电设备供电。
步骤306，根据负载情况对高压配电网络的节点和低压配电网络的节点以驱动桥为单位进行动态组合调整。
本发明可以根据供电模块使用情况，调整供电策略，以平均供电模块工作时间和工作强度，提高供电模块使用寿命。
上述用于混合动力电驱底盘的分布式配电控制方法中，以高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，高压配电箱并联在高压直流母线上，高压直流母线形成贯穿全车的高压干线，一个高压配电箱连接一组电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；同时通过辅助用电控制器与高压配电箱连接，将高压电转换为低压电源为低压配电网络供电。低压配电网络以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器；低压蓄电池与低压电源并联，低压蓄电池与低压电源通过智能低压配电单元为桥分线器供电；桥分线器用于为电驱底盘的低压用电设备供电。高压配电网络和低压配电网络，都是以桥为单位进行模块化布局，通过模块化适应车桥数量或位置变化，当一个节点故障时，可以将该节点从总线上断开而不影响总线上其他系统的正常工作；另外高压负载模块化、分布式的设计使得高压配电箱整车通用，可以灵活满足底盘系列化需求。本发明可以实现电驱车与上装能源供应的一体化管理，灵活性高，扩展性好，通用性强。
在其中一个实施例中，还包括：当一个驱动桥发生故障时，隔离发生故障的驱动桥；当发生故障的驱动桥对应的电池没有故障时，将电池给其它驱动桥供电。
应该理解的是，虽然图3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图4所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于里德堡原子的脉冲雷达距离测量方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图4中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例中的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电系统，其特征在于，所述系统包括：高压配电网络和低压配电网络；所述高压配电网络包括高压直流母线、高压配电箱、电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；所述低压配电网络包括智能低压配电单元、桥分线器和低压蓄电池；所述高压配电箱具备黏连检测、电压监测、电流监测的状态监测功能；所述高压配电网络和所述低压配电网络能够根据所述状态监测功能得到的负载情况以驱动桥为单位进行动态组合调整；
所述高压直流母线用于形成贯穿全车的高压干线，连接高压配电箱为电机控制器和动力电池组配电；以高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，所述高压配电箱并联在所述高压直流母线上，一个高压配电箱连接一组所述电机控制器、所述动力电池组和所述辅助用电控制器；当一个驱动桥发生故障时，隔离发生故障的驱动桥；当发生故障的驱动桥对应的动力电池组没有故障时，将动力电池组给其它驱动桥供电；
所述辅助用电控制器用于与所述高压配电箱连接，将高压电转换为低压电源为所述低压配电网络供电；每个高压配电箱对应一个智能低压配电单元；
所述低压配电网络以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器；
所述低压蓄电池与所述低压电源并联，所述低压蓄电池与所述低压电源通过所述智能低压配电单元为所述桥分线器供电；
所述桥分线器用于为电驱底盘的低压用电设备供电。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括市电充电机；所述市电充电机用于通过国家民用电网充电设备进行所述动力电池组的充电。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，通过靠近发电机组的高压配电箱为所述发电机组进行供配电。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述高压直流母线布置在车架纵梁内右侧上部，所述低压配电网络的供电线缆与控制线缆布置在车架纵梁内左侧上部。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述高压配电箱布置于各动力电池组上方，与所述动力电池组或车架采用螺纹连接方式固定。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括预充电支路，所述预充电支路用于在所述高压配电箱与所述动力电池组连通时进行电流分流。
7.一种用于混合动力电驱底盘的分布式配电控制方法，其特征在于，所述方法包括：
通过分布式高压配电网络为电机控制器和动力电池组配电；所述高压配电网络包括高压直流母线、高压配电箱、电机控制器、动力电池组和辅助用电控制器；所述高压配电箱具备黏连检测、电压监测、电流监测的状态监测功能；所述高压直流母线用于形成贯穿全车的高压干线，连接高压配电箱为所述电机控制器和所述动力电池组配电；以所述高压配电箱为节点，每个驱动桥分布一个高压配电箱，所述高压配电箱并联在所述高压直流母线上，一个高压配电箱连接一组所述电机控制器、所述动力电池组和所述辅助用电控制器；当一个驱动桥发生故障时，隔离发生故障的驱动桥；当发生故障的驱动桥对应的动力电池组没有故障时，将动力电池组给其它驱动桥供电；所述辅助用电控制器用于与所述高压配电箱连接，将高压电转换为低压电源为低压配电网络供电；每个高压配电箱对应一个智能低压配电单元；
通过分布式低压配电网络为电驱底盘的低压用电设备供电；所述低压配电网络包括智能低压配电单元、桥分线器和低压蓄电池；所述低压配电网络以桥分线器为节点，每个驱动桥分布一个桥分线器；所述低压蓄电池与所述低压电源并联，所述低压蓄电池与所述低压电源通过所述智能低压配电单元为所述桥分线器供电；所述桥分线器用于为电驱底盘的低压用电设备供电；
根据所述高压配电箱的状态监测功能得到的负载情况对所述高压配电网络的节点和所述低压配电网络的节点以驱动桥为单位进行动态组合调整。
8.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求7所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求7所述的方法的步骤。
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