CN114455092A - 光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车及其控制方法，其为了解决如何提高机场电动车辆或设备的续航或作业能力的技术问题，其包括底盘总成、车身总成、光伏发电装置和电气控制总成，底盘总成设有驾驶室、传动行驶系统、动力系统、转向系统和气路控制系统，动力系统包括驱动电机、动力电池和电池BMS系统，动力电池和电池BMS系统布置于车身总成的后部；光伏发电装置包括光伏组件、功率优化器、直流电能表、高压控制盒、蓄电池、DC/AC逆变器和车载充电机。本发明专利可广泛应用于纯电动机场旅客摆渡车。

Description

光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种纯电动机场旅客摆渡车，具体而言，涉及一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车及其控制方法。
背景技术
随着机场特种车辆及设备的全面电动化，目前电动产品的续航能力尤其是冬季低温情况下电动设备的续航或作业能力已经严重影响电动车辆或设备在机场推广及应用，电动摆渡车在机场运行时因电量不足以满足大型机场全天使用问题，如何提高电动车辆的续航或作业能力已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决如何提高机场电动车辆或设备的续航或作业能力的技术问题，提供一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车及其控制方法。
本发明提供一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车，包括底盘总成、车身总成、光伏发电装置、整车控制器、电气控制总成，底盘总成设有驾驶室、传动行驶系统、动力系统、转向系统和气路控制系统，动力系统包括驱动电机、动力电池和电池BMS系统，动力电池和电池BMS系统布置于车身总成的后部；
光伏发电装置包括光伏组件、功率优化器、直流电能表、高压控制盒、继电器、蓄电池、DC/AC逆变器和车载充电机，光伏组件连接于车身总成的顶部，功率优化器、直流电能表、DC/AC逆变器、蓄电池安装在车身总成的前部，光伏组件通过电缆与功率优化器、直流电能表连接后接入蓄电池，蓄电池通过DC/AC逆变器、车载充电机、电池BMS系统连接动力电池，高压控制盒连接于电池BMS系统和动力电池之间；继电器的线圈端与DC/AC逆变器的输出端连接，继电器的常开端与整车控制器连接。
本发明还提供一种控制方法，当DC/AC逆变器在蓄电池电压高于设定的上限阈值时自动开始工作，在蓄电池电压低于设定的下限阈值时时自动停止工作；
DC/AC逆变器启动工作后，继电器吸合并唤醒整车控制器和电池BMS系统，车载充电机将DC/AC逆变器输出的交流电变换为动力电池所需要的电流和电压，经由电池BMS系统为动力电池充电。
本发明的有益效果是，通过在电动摆渡车上加装光伏发电系统，且通过本发明的控制程序最优的提升光伏发电转换效率及保障电池安全性能，极大地提升了电动摆渡车在机场的续航能力，为电动机场旅客摆渡车在机场的应用推广提供了关键技术。并且电动车辆的推广也为机场在信息化、智能化、大数据管理及车-机-场道的协调运行控制方面提供有力支持，使相关技术的应用更加便捷，更易实现应用。
另外机场环境尤为特殊的地方在于机坪位于空阔的地区，周围没有建筑物，没有遮挡光线的地方，可以最大程度的提升光伏发电效率，有利于提高续航和作业能力。
可以实现不同位置的光伏组件发电量不同的情况下输出相同且稳定的电压，更优的是通过中间储能单元(蓄电池)存储电量，可以通过BMS和整车控制器控制电池位于合适温度、合适工作情况下给动力电池补电，进而更安全的提供光伏组件发电到动力电池的补充过程。为车辆在机场的安全运行提供了一种方法。
本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。
附图说明
图1是一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车的主视图；
图2是一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车的俯视图；
图3是一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车的透视图；
图4是电池BMS系统布置在底盘总成后部的结构示意图；
图5是光伏储能单元部分安装示意图；
图6是一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车控制原理图；
图7是一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车控制流程图。
图中符号说明：
1.底盘总成；2.车身总成，3.光伏组件，4.传动行驶系统，5.动力系统，6.转向系统，7.气路控制系统，8.转向驱动前桥，9.随动后桥，10.动力电池，11.电池BMS系统，12，光伏发电储能部分，13.整车控制器，14.功率优化器，15.直流电能表，16.DC/AC逆变器，17.蓄电池。
具体实施方式
以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如附图1-4所示，光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车包括底盘总成1、车身总成2、光伏发电装置、电气控制总成。
底盘总成1设有驾驶室、传动行驶系统4、动力系统5、转向系统6和7气路控制系统7，传动行驶系统4包括转向驱动前桥8和随动后桥8；动力系统5包括驱动电机、动力电池10和电池BMS系统11，驱动电机位于驾驶室的底部，驱动电机通过传动轴直接驱动转向驱动前桥8。动力电池10和电池BMS系统11布置于车身总成2的后部；转向系统6采用电动液压助力转向系统，布置于车辆左侧底部。电动空压机安装于车辆前部右侧，为车辆制动、空气弹簧及车门等提供气源。
电气控制总成采用CAN总线控制。
图5为光伏储能单元部分安装示意图，其为光伏发电装置中的重要部分。光伏发电装置包括光伏组件3、功率优化器14、直流电能表15、高压控制盒及相关保险、蓄电池17、DC/AC逆变器16、车载充电机。参考图1和2，光伏组件3安装于车身总成2的顶部。参考图4和5，功率优化器14、直流电能表15、DC/AC逆变器16、蓄电池17安装在车身总成2的前部。光伏组件3通过电缆与功率优化器14、直流电能表15连接后接入蓄电池17，上述部分组成了光伏发电储能部分。蓄电池17又通过DC/AC逆变器16、车载充电机、电池BMS系统11连接动力电池10，上述部分形成了光伏发电充电部分。继电器K1的线圈端与DC/AC逆变器16的输出端连接，继电器K1的常开端与整车控制器连接。高压控制盒连接于动力电池10和电池BMS系统11之间。
图6-7为光伏发电摆渡车的控制原理框图及控制流程框图。光伏发电部分控制方法为：将根据车辆安装的光伏组件3的数量，把光伏组件3分成数个组别，每个组别包含几个光伏组件(可以数量不同)，每个组别中的光伏组件串联在一起接入1个功率优化器14，在每一个功率优化器上设定电压上限固定值(比如说是53.6Vdc)；所有的组别功率优化器14的输出并联后接入蓄电池17。蓄电池17的额定电压为48V，电压范围是42～53.6V。在功率优化器14与蓄电池17之间串入直流电能表15，用于记录光伏发电电量。
电池充电单元部分控制原理为DC/AC逆变器16的输入接在蓄电池17两端，可以将蓄电池17的48Vdc变换为220Vac。
DC/AC逆变器16在蓄电池17电压≥53V时自动开始工作，在蓄电池电压小于等于43V时自动停止工作。
DC/AC逆变器16启动工作后，继电器K1吸合并唤醒整车控制器和电池BMS系统11。DC/AC逆变器16的输出接车载充电机，车载充电机将DC/AC逆变器16输出的220Vac变换为动力电池10所需要的电流和电压，经由电池BMS系统11为动力电池10充电。
车载充电机的启动与停机、输出参数的确定及与电池BMS系统的充电配合由整车控制器管理。
通过上述控制方法，可以实现不同位置的光伏组件发电量不同的情况下输出相同且稳定的电压，更优的是通过中间储能单元(蓄电池)存储电量，可以通过BMS和整车控制器控制电池位于合适温度、合适工作情况下给动力电池补电，进而更安全的提供光伏组件发电到动力电池的补充过程。为车辆在机场的安全运行提供了一种方法。
此控制方式可以最优的储备光伏发电电能，并且可以有效保护光伏发电直接充到动力电池时，因电压不稳定而对动力电池冲击造成车辆报警停机。另外通过此控制逻辑，可以有效的保障在车辆动力电池需要进行充电时，由储能单元有效的提供稳定而充足的充电电源。也可避免光照不足情况下，光伏组件发电电压低造成车辆充电报警的故障。

Claims (2)

1.一种光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车，其特征在于，包括底盘总成、车身总成、光伏发电装置、整车控制器、电气控制总成，底盘总成设有驾驶室、传动行驶系统、动力系统、转向系统和气路控制系统，动力系统包括驱动电机、动力电池和电池BMS系统，动力电池和电池BMS系统布置于车身总成的后部；
光伏发电装置包括光伏组件、功率优化器、直流电能表、高压控制盒、继电器、蓄电池、DC/AC逆变器和车载充电机，光伏组件连接于车身总成的顶部，功率优化器、直流电能表、DC/AC逆变器、蓄电池安装在车身总成的前部，光伏组件通过电缆与功率优化器、直流电能表连接后接入蓄电池，蓄电池通过DC/AC逆变器、车载充电机、电池BMS系统连接动力电池，高压控制盒连接于电池BMS系统和动力电池之间；继电器的线圈端与DC/AC逆变器的输出端连接，继电器的常开端与整车控制器连接。
2.一种应用权利要求1光伏发电增程式纯电动机场旅客摆渡车的控制方法，其特征在于，当DC/AC逆变器在蓄电池电压高于设定的上限阈值时自动开始工作，在蓄电池电压低于设定的下限阈值时时自动停止工作；
DC/AC逆变器启动工作后，继电器吸合并唤醒整车控制器和电池BMS系统，车载充电机将DC/AC逆变器输出的交流电变换为动力电池所需要的电流和电压，经由电池BMS系统为动力电池充电。
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