CN115042642A - 一种移动储能充电车的动力能源管理控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动储能充电车的动力能源管理控制系统及方法，所述能量控制系统包括总控制器、动力电池、超充桩、第一开关、第二开关、双向DC‑DC变换器、功率逆变器和电机，所述能量控制方法包括设定加速度至少一个阈值，根据移动储能充电车的加速度与阈值的关系动力电池或者超充桩为移动储能充电车提供能量；根据移动储能充电车的加速度与阈值的关系动力电车或超充桩回移动储能充电车的能量，在移动储能充电车启动、加速和制动等加速度不同的运行状态下，充分发挥动力电池和超充桩的优势，提高移动储能充电车的性能，延长移动储能充电车的行驶里程。
Description
技术领域
本发明涉及移动储能充电车技术领域，尤其涉及一种移动储能充电车的动力能源管理控制系统及方法。
背景技术
随着电动汽车普及，移动储能充电车的出现，移动储能充电车自身的动力电池如何将能源有效管理，保证移动储能充电车驱动电机、转向电机、升降电机在移动储能充电车行驶中具有较好的启动、爬坡、加速、制动、抬升、下降等动力性能和续驶里程，如何避免动力电池在为电充汽车充电时，由于外部负载波动而导致的电流变化。目前市场都是基于燃油车、移动储能充电车汽车的能源管理技术，但鲜有完整的移动储能充电车的能源管理及控制策略。
移动储能充电车系统将储能电池包和超充桩集成起来，其中能量管理及控制策略是移动储能充电车的动力能源管理系统的核心，如何充分发挥动力电池和超充桩的优势，实现驱动电机、转向电机、升降电机在移动储能充电车行驶中具有较好的启动、爬坡、加速、制动、抬升、下降等动力性能和续驶里程，是移动储能充电车的动力能源管理及控制策略的关键。
本发明提可实现对储能系统及动力电池的管理和控制，为电动汽车更好服务。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种移动储能充电车的动力能源管理控制系统及方法。
一种移动储能充电车的动力能源管理控制方法，其特征在于，
设定至少一个加速度的阈值，该阈值小于移动储能充电车在行驶过程中最大加速度；
动力电池或者超充桩根据移动储能充电车的加速度与阈值的大小关系和超充桩荷电状态为移动储能充电车提供所需功率；
移动储能充电车根据移动储能充电车的加速度与阈值的大小关系和超充桩是否满电为超充桩或动力电池充电。
设定两个加速度的阈值为a1和a2，且a2大于a1；
当移动储能充电车加速度大于a1小于a2时,由动力电池提供移动储能充电车所需功率；
当移动储能充电车加速度大于或等于a2且超充桩荷电状态不足时，具体的，为超充桩的反向电动势吸收单元的荷电状态不足时，由动力电池提供移动储能充电车所需功率；
当移动储能充电车加速度大于或等于a2且超充桩荷电状态充足时，由超充桩提供移动储能充电车所需功率，具体的，超充桩的反向电动势吸收单元的荷电状态充足时，由超充桩的反向电动势吸收单元提供移动储能充电车所需功率；
当移动储能充电车加速度等于a1时，由动力电池提供移动储能充电车所需功率；
当移动储能充电车加速度小于a1且超充桩未充满电时，移动储能充电车对超充桩进行充电，具体的，当移动储能充电车加速度小于a1且超充桩的反向电动势吸收单元未充满电时，移动储能充电车为超充桩的反向电动势吸收单元进行充电；
当移动储能充电车加速度小于a1且超充桩的充满电时，移动储能充电车对动力电池进行充电，具体的，当移动储能充电车加速度小于a1当超充桩的反向电动势吸收单元充满时，移动储能充电车对动力电池进行充电。
优选的，加速度阈值a1等于0。
优选的，a2取值范围为0.2m/s2-0.8m/s2。
优选的，a2等于0.48m/s2。
一种移动储能充电车的动力能源管理控制系统，包括总控制器、动力电池、超充桩、第一开关、第二开关、双向DC-DC变换器、功率逆变器和电机，其中：
所述总控制器与所述动力电池连接并检测所述动力电池的荷电状态，所述总控制器与所述超充桩连接并检测所述超充桩的荷电状态，具体的，所述总控制器检测所述超充桩的反向电动势吸收单元的荷电状态，所述总控制器与所述第一开关连接并控制所述第一开关的开关，所述总控制器与所述第二开关连接并控制所述第二开关的开、关，所述总控制器与所述双向DC-DC变换器连接并控制所述双向DC-DC变换器工作；
所述动力电池与所述双向DC-DC变换器通过所述第一开关连接；
所述超充桩与所述双向DC-DC变换器通过所述第二开关连接，具体的超充桩的反向电动势吸收单元与所述双向DC-DC变换器通过所述第二开关连接；
所述双向DC-DC变换器与所述功率逆变器连接；
所述功率逆变器与所述电机连接。
优选的，当移动储能充电车加速度大于a1小于a2时，总控制器控制双向DC-DC变换器工作，总控制器控制第一开关闭合，总控制器控制第二开关断开，由动力电池提供电机所需功率，当移动储能充电车加速度大于a1小于a2时，移动储能充电车处于轻度加速状态，电机所需的驱动电流变化较慢，不会给动力电池带来大电流的冲击，为了保证移动储能充电车深度加速时超充桩提供足够的能量，移动储能充电车轻度加速时超充桩不提供能量，总控制器控制双向DC-DC变换器工作，总控制器控制第一开关闭合，总控制器控制第二开关断开，由动力电池提供电机所需功率。
当移动储能充电车加速度大于或等于a2且总控制器检测到超充桩荷电状态不足时，具体的，当超充桩的反向电动势吸收单元的荷电状态不足时，总控制器控制双向DC-DC变换器工作，总控制器控制第一开关闭合，总控制器控制第二开关断开，由动力电池提供电机所需功率，当移动储能充电车加速度大于或等于a2且总控制器检测到超充桩中荷电状态不足时，具体的，当超充桩的反向电动势吸收单元荷电状态不足时，为了保证移动储能充电车行驶安全，总控制器控制双向DC-DC变换器工作，总控制器控制第一开关闭合，总控制器控制第二开关断开，由动力电池提供电机所需功率；
当移动储能充电车加速度大于或等于a2且总控制器检测到超充桩荷电状态充足时，具体的，当超充桩的反向电动势吸收单元的荷电状态充足时，总控制器控制双向DC-DC变换器工作到升压模式，总控制器控制第一开关断开，总控制器控制第二开关闭合，由超充桩提供电机所需功率；具体的，由超充桩的反向电动势吸收单元提供电机所需功率；当移动储能充电车加速度大于或等于a2且总控制器检测到超充桩的反向电动势吸收单元的荷电状态充足时，总控制器控制双向DC-DC变换器工作到升压模式，总控制器控制第一开关断开，总控制器控制第二开关闭合，由超充桩的反向电动势吸收单元提供电机所需功率，避免动力电池大电流输出，延长动力电池的使用寿命，也避免动力电池和超充桩同时供电时出现能量提供不均匀的情况；
当移动储能充电车加速度等于a1时，总控制器控制第一开关闭合，总控制器控制第二开关断开，总控制器控制双向DC-DC变换器停止工作，由动力电池提供电机所需功率，当移动储能充电车加速度等于a1时，电机所需的驱动电流变化较慢，不会给动力电池带来大电流的冲击，总控制器控制第一开关闭合，总控制器控制第二开关断开，总控制器控制双向DC-DC变换器停止工作，由动力电池提供电机所需功率；
当移动储能充电车加速度小于a1时，电机处于放电状态，总控制器控制双向DC-DC变换器工作到降压模式，总控制器控制第一开关断开，总控制器控制第二开关闭合，电机对超充桩的反向电动势吸收单元进行充电，当总控制器检测到超充桩的反向电动势吸收单元荷电状态充满时，总控制器控制第二开关断开，总控制器控制第一开关闭合，总控制器控制双向DC-DC变换器停止工作，电机对动力电池进行充电。
优选的，a1等于0，a2取值范围为0.2m/s2-0.8m/s2。
优选的，所述超充桩包括反向电动势吸收单元，所述反向电动势吸收单元与超充桩的电源连接，该超充桩的电源为超充桩的储能电池部分；所述反向电动势吸收单元包括连接的续流二极管和/或大容量RC浪涌吸收器。
移动储能充电车启动、加速和正常匀速行驶时，电机处于电动状态，此时电池包或超充桩的反向电动势吸收单元为电机供能，使汽车获得良好的动态性能，汽车减速和刹车时，电机工作在发电状态，此时需要将再生制动能量回馈给超充桩的反向电动势吸收单元和动力电池，回收能量使电动汽车能够延长续驶里程。
由于移动储能充电车在使用工况中，需要频繁启停，动力电池的功率密度不适合瞬间大电流的充放电，此时就需要复合储能系统中的快充桩来辅助供电，充分利用快充桩的功率密度高，能瞬时大电流充放电的优点，缓解来自大电流的冲击，减小动力电池的负荷，达到保护动力电池的目的；动力电池的能量密度高的特性是汽车行驶里程的保证，且在汽车制动时由反向电动势吸收单元吸收回馈的能量，此反向电动势吸收单元由续流二极管和大容量RC浪涌吸收器组合而成，可延长汽车行驶里程，可见该系统将动力电池和超充桩的优势结合，更好地满足汽车的行驶需求，提高汽车性能。
本发明为了避免动力电池和超充桩的回收能量，提供电机功率时，超充桩中反向电动势吸收单元给动力电池充电的情况，充分利用动力电池回路中的第一开关和超充桩回路中的第二开关，利用总控制器控制第一开关和第二开关在回路中的通断，避免动力电池和超充桩同时连接在供电回路中，除此之外，电机制动能量只回馈给了超充桩的反向电动势吸收单元，如果制动能量有富余再由动力电池来吸收。由于快充桩反向电动势吸收单元的SOC值与其端电压呈简单函数关系，为便捷对储能系统的控制，逻辑门限值设定为对快充桩反向电动势吸收装置电压的上下限值。
本发明充分利用了超充桩中充电桩功率密度高，能瞬时大电流充放电的优点，缓解大电流对动力电池的冲击，减少动力电池的负荷，动力电池能量密度高是移动储能充电车行驶里程的保证，而且超充桩中的反向电动势吸收单元在移动储能充电车制动时回收能量，延长移动储能充电车行驶里程，提高移动储能充电车的性能。
附图说明
图1为本发明能量控制系统原理的示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解对本发明的限制。
如图1所示的一种移动储能充电车的动力能源管理控制系统，包括总控制器1、动力电池2、超充桩3、第一继电器4、第二继电器5、双向DC-DC变换器6、功率逆变器7和电机8，其中：
超充桩3包括与电源连接的反向电动势吸收单元，反向电动势吸收单元由现有的续流二极管和/或大容量RC浪涌吸收器组合而成，具体的反向电动势吸收单元与电源连接用于回收电机能量属于现有技术本申请不再赘述；
总控制器1与动力电池2连接并检测动力电池2的荷电状态，总控制器1与超充桩3的反向电动势吸收单元连接并检测超充桩3的反向电动势吸收单元的荷电状态，总控制器1与第一继电器4连接并控制第一继电器4的开关，总控制器1与第二继电器5连接并控制第二继电器5的开关，总控制器1与双向DC-DC变换器6连接并控制双向DC-DC变换器6运作；
动力电池2与双向DC-DC变换器6通过第一继电器4连接；
超充桩3与双向DC-DC变换器6通过第二继电器5连接；
双向DC-DC变换器6与功率逆变器7连接；
功率逆变器7与电机8连接。
一种移动储能充电车能量控制方法包括，设定加速度两个阈值a1和a2,a1等于0，a2等于0.48m/s2；
当移动储能充电车加速度大于0且小于0.48m/s2时，总控制器1控制双向DC-DC变换器6工作，总控制器1控制第一继电器4闭合，总控制器1控制第二继电器5断开，由动力电池2提供电机8所需功率；
当移动储能充电车加速度大于或等于0.48m/s2且总控制器1检测到超充桩3的反向电动势吸收单元荷电状态不足时，总控制器1控制双向DC-DC变换器6工作，总控制器1控制第一继电器4闭合，总控制器1控制第二继电器5断开，由动力电池2提供电机8所需功率；
当移动储能充电车加速度大于或等于0.48m/s2且总控制器1检测到超充桩3的反向电动势吸收单元荷电状态充足时，总控制器1控制双向DC-DC变换器6工作到升压模式，总控制器1控制第一继电器4断开，总控制器1控制第二继电器5闭合，由超充桩3的反向电动势吸收单元提供电机8所需功率；
当移动储能充电车加速度等于0时，总控制器1控制第一继电器4闭合，总控制器1控制第二继电器5断开，总控制器1控制双向DC-DC变换器6停止工作，由动力电池2提供电机8所需功率；
当移动储能充电车加速度小于0时，电机8处于放电状态，总控制器1控制双向DC-DC变换器6工作到降压模式，总控制器1控制第一继电器4断开，总控制器1控制第二继电器5闭合，电机8对超充桩3的反向电动势吸收单元充电，当总控制器1检测到超充桩3的反向电动势吸收单元充满时，总控制器1控制第二继电器5断开，总控制器1控制第一继电器4闭合，总控制器1控制双向DC-DC变换器6停止工作，电机8对动力电池2进行充电。
具体的，超充桩3的反向电动势吸收单元荷电状态是否充足的依据是超充桩3的反向电动势吸收单元为电机8提供的功率是否比动力电池2为电机8提供功率大，若充桩3的反向电动势吸收单元为电机8提供的功率比动力电池2为电机8提供功率大则超充桩3的反向电动势吸收单元荷电状态为充足，若充桩3的反向电动势吸收单元为电机8提供的功率是动力电池2为电机8提供功率小或相等则超充桩3的反向电动势吸收单元荷电状态不足。
充分利用动力电池2回路中的第一继电器4和超充桩3回路中的第二继电器5，利用总控制器控制第一继电器4和第二继电器5在回路中的通断，避免动力电池2和超充桩3同时连接在供电回路中，除此之外，电机8放电状态时，先超充桩3中反向电动势吸收单元进行充电，充满后再对动力电池2进行充电，大大提高了汽车性能，延长汽车行驶里程。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一、第二之类的关系术语，仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种移动储能充电车的动力能源管理控制方法，其特征在于，
设定至少一个加速度的阈值，该阈值小于移动储能充电车在行驶过程中最大加速度；
动力电池或者超充桩根据移动储能充电车的加速度与阈值的大小关系和超充桩荷电状态为移动储能充电车提供所需功率；
移动储能充电车根据移动储能充电车的加速度与阈值的大小关系和超充桩是否满电为超充桩或动力电池充电。
2.根据权利要求1所述的移动储能充电车的动力能源管理控制方法，其特征在于，设定两个加速度的阈值为a1和a2，且a2大于a1；
当移动储能充电车加速度大于a1小于a2时,由动力电池提供移动储能充电车所需功率；
当移动储能充电车加速度大于或等于a2且超充桩荷电状态不足时，由动力电池提供移动储能充电车所需功率；
当移动储能充电车加速度大于或等于a2且超充桩荷电状态充足时，由超充桩提供移动储能充电车所需功率；
当移动储能充电车加速度等于a1时，由动力电池提供移动储能充电车所需功率；
当移动储能充电车加速度小于a1且超充桩未充满电时，移动储能充电车对超充桩进行充电；
当移动储能充电车加速度小于a1且超充桩充满电时，移动储能充电车对动力电池进行充电。
3.根据权利要求2所述的移动储能充电车的动力能源管理控制方法，其特征在于，加速度阈值a1等于0。
4.根据权利要求2-3任意一项所述的移动储能充电车的动力能源管理控制方法，其特征在于，a2取值范围为0.2m/s2-0.8m/s2。
5.根据权利要求4所述的移动储能充电车的动力能源管理控制方法，其特征在于，a2等于0.48m/s2。
6.一种移动储能充电车的动力能源管理控制系统，其特征在于,包括总控制器(1)、动力电池(2)、超充桩(3)、第一开关(4)、第二开关(5)、双向DC-DC变换器(6)、功率逆变器(7)和电机(8)，其中：
所述总控制器(1)与所述动力电池(2)连接并检测所述动力电池(2)的荷电状态，所述总控制器(1)与所述超充桩(3)连接并检测所述超充桩(3)的荷电状态，所述总控制器(1)与所述第一开关(4)连接并控制所述第一开关(4)的开关，所述总控制器(1)与所述第二开关(5)连接并控制所述第二开关(5)的开关，所述总控制器(1)与所述双向DC-DC变换器(6)连接并控制所述双向DC-DC变换器(6)工作；
所述动力电池(2)与所述双向DC-DC变换器(6)通过所述第一开关(4)连接；
所述超充桩(3)与所述双向DC-DC变换器(6)通过所述第二开关(5)连接；
所述双向DC-DC变换器(6)与所述功率逆变器(7)连接；
所述功率逆变器(7)与所述电机(8)连接。
7.根据权利要求6所述的移动储能充电车的动力能源管理控制系统，其特征在于，
当移动储能充电车加速度大于a1小于a2时，总控制器(1)控制双向DC-DC变换器(6)工作，总控制器(1)控制第一开关(4)闭合，总控制器(1)控制第二开关(5)断开，由动力电池提供电机(8)所需功率；
当移动储能充电车加速度大于或等于a2且总控制器(1)检测到超充桩(3)荷电状态不足时，总控制器(1)控制双向DC-DC变换器(6)工作，总控制器(1)控制第一开关(4)闭合，总控制器(1)控制第二开关(5)断开，由动力电池提供电机(8)所需功率；
当移动储能充电车加速度大于或等于a2且总控制器(1)检测到超充桩(3)荷电状态充足时，总控制器(1)控制双向DC-DC变换器(6)工作到升压模式，总控制器(1)控制第一开关(4)断开，总控制器(1)控制第二开关(5)闭合，由超充桩提供电机(8)所需功率；
当移动储能充电车加速度等于a1时，总控制器(1)控制第一开关(4)闭合，总控制器(1)控制第二开关(5)断开，总控制器(1)控制双向DC-DC变换器(6)停止工作，由动力电池提供电机(8)所需功率；
当移动储能充电车加速度小于a1时，电机(8)处于放电状态，总控制器(1)控制双向DC-DC变换器(6)工作到降压模式，总控制器(1)控制第一开关(4)断开，总控制器(1)控制第二开关(5)闭合，电机(8)对超充桩(3)进行充电，当总控制器(1)检测到超充桩(3)荷电状态充满时，总控制器(1)控制第二开关(5)断开，总控制器(1)控制第一开关(4)闭合，总控制器(1)控制双向DC-DC变换器(6)停止工作，电机(8)对动力电池(2)进行充电。
8.根据权利要求7所述的移动储能充电车的动力能源管理控制系统，其特征在于，a1等于0，a2取值范围为0.2m/s2-0.8m/s2。
9.根据权利要求7所述的移动储能充电车的动力能源管理控制系统，其特征在于，所述超充桩(3)包括反向电动势吸收单元，所述反向电动势吸收单元与超充桩的电源连接。
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| CN202210795321.XA Pending CN115042642A (zh) | 2022-07-07 | 2022-07-07 | 一种移动储能充电车的动力能源管理控制系统及方法 |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20140015456A1 (en) * | 2011-03-29 | 2014-01-16 | Panasonic Corporation | Vehicle power supply device |
| CN103802821A (zh) * | 2014-02-19 | 2014-05-21 | 中国北方车辆研究所 | 基于混合动力用复合电源的动力控制方法 |
| US20190225092A1 (en) * | 2018-01-23 | 2019-07-25 | GM Global Technology Operations LLC | Energy management system and method for vehicle with high power and high energy battery packs |
| CN212373168U (zh) * | 2020-07-17 | 2021-01-19 | 浙江工业大学 | 一种基于edlc模块化电动车储能与热管理系统 |
| CN113276690A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-20 | 国网广汇(上海)电动汽车服务有限公司 | 一种移动储能充电车能源管理方法和系统 |
-
2022
- 2022-07-07 CN CN202210795321.XA patent/CN115042642A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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