CN117622028A - 一种车载混合能源电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车载混合能源电源系统，包括：发电机、PWM整流器、储能单元、充电器、电源管理单元、配电装置、控制总线，所述发电机与PWM整流器电连，PWM整流器与储能单元、充电器、配电装置电连，储能单元与PWM整流器、充电器、配电装置电连，充电器与PWM整流器、储能单元、配电装置电连，配电装置一端分别与PWM整流器、储能单元、充电器电连，配电装置另一端还与一个或者多个负载电连，控制总线分别与电源管理单元、配电装置、PWM整流器、储能单元、充电器电连。本发明拓展性好。

Description

一种车载混合能源电源系统

技术领域

本发明涉及车载电源技术领域，具体涉及到一种车载混合能源电源系统。

背景技术

车载电源系统主要由蓄电池、发电机、电压调节器等组成，常规车载电源系统采用发电机发电，经整流、配电环节为后级各类用电设备提供不同功率等级电源。常规的车载电源系统用电功率受限于发电机最大输出功率，在后级用电设备种类过多或者后级用电设备功率变大时，整个车载电源通常需要重新设计供电系统，车载电源系统的扩展性差，而且，受限于前级发电机系统机电结构特性，电源瞬态性能差，对后级动态负载的供电品质低。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种车载混合能源电源系统。

解决上述技术问题的技术方案如下：

一种车载混合能源电源系统，包括：

用于为整车发电的发电机；

用于接受控制指令以调节发电机输出电压及电流的PWM整流器；

用于存储电量的储能单元；

用于接受外接市电的充电器；

用于控制电源系统工作状态的电源管理单元；

用于控制电源通断的配电装置；

用于传输电源系统控制指令与工作状态信息的控制总线；

所述发电机与PWM整流器电连，PWM整流器与储能单元、充电器、配电装置电连，储能单元与PWM整流器、充电器、配电装置电连，充电器与PWM整流器、储能单元、配电装置电连，配电装置一端分别与PWM整流器、储能单元、充电器电连，配电装置另一端还与一个或者多个负载电连，控制总线分别与电源管理单元、配电装置、PWM整流器、储能单元、充电器电连。

进一步地，所述配电装置为多路负载供电控制开关，配电装置通过控制总线接收电源管理单元控制指令进行负载电源的通断控制。

进一步地，所述储能单元为动力锂电池组。

所述电源管理单元控制整个车载电源系统工作状态，电源管理单元接收各个部件工作状态信息，根据电源系统工作状态实时调节各单元工作状态以进入相应的工作模式。

本发明的有益效果是：本发明提供的车载混合能源电源系统采用发电机加储能单元的基本组合，结合电源管理单元及配电装置完成对发电、储能、配电环节进行综合管理，可根据车辆不同场景控制系统处于不同工作模式，满足不同场景下系统用电需求；电源管理单元统一执行系统控制策略，对全系统负载进行动态管理，平衡全系统用电功率；同时在电源系统设计时可通过更换不同容量储能单元适应不同功率需求，避免因需求变更带来的大范围设计变更。

附图说明

图1为本发明车载混合能源电源系统的框架图；

图2为本发明车载混合能源电源系统发电模式的工作示意图；

图3为本发明车载混合能源电源系统外接市电模式的工作示意图；

图4为本发明车载混合能源电源系统静默工作模式的工作示意图；

图5为本发明车载混合能源电源系统充电模式的工作示意图。

附图中的标记：发电机1，PWM整流器2，储能单元3，充电器4，电源管理单元5，配电装置6，第一负载7，第二负载8，第三负载9，控制总线10。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步地说明。

如图1所示，一种车载混合能源电源系统，包括：

用于为整车发电的发电机1；

用于接受控制指令以调节发电机1输出电压及电流的PWM整流器2；

用于存储电量的储能单元3；

用于接受外接市电的充电器4；

用于控制电源系统工作状态的电源管理单元5；

用于控制电源通断的配电装置6；

用于传输电源系统控制指令与工作状态信息的控制总线10；

所述发电机1与PWM整流器2电连，PWM整流器2与储能单元3、充电器4、配电装置6电连，储能单元3与PWM整流器2、充电器4、配电装置6电连，充电器4与PWM整流器2、储能单元3、配电装置6电连，配电装置6一端分别与PWM整流器2、储能单元3、充电器4电连，配电装置6另一端还与一个或者多个负载电连，控制总线10分别与电源管理单元5、配电装置6、PWM整流器2、储能单元3、充电器4电连。

具体地，所述发电机1为车载发电机，可通过车辆发动机带动发电机1进行发电，PWM整流器2为发电机1的控制器，可接收控制指令调节发电机1的输出电压及电流，充电器4可接入外接市电输入，具有恒流恒压充电功能。

在本实施方案中，该车载混合能源电源系统具有四种工作模式，下面将结合附图对四种工作模式进一步地说明。

发电模式：

如图2所示，发电模式下，发电机1正常工作，充电器4处于停机状态（即不接入市电），当第一负载7、第二负载8、第三负载9的功率小于发电机1的输出功率时，发电机1输出的电能经PWM整流器2后一部分为储能单元3充电，另一部分经配电装置6为第一负载7、第二负载8、第三负载9供电，当第一负载7、第二负载8、第三负载9具有大额峰值功率需求时，储能单元3放电补充发电机1输出功率与第一负载7、第二负载8、第三负载9需求功率差额；

在本实施方案中，配电装置6只为第一负载7、第二负载8、第三负载9配电，当然，根据实际场景，配电装置6可为第四负载、……、第n负载配电，只要所有负载的功率小于发电机1的输出功率时，发电机1输出的电能都会进行分配（即发电机1输出的电能经PWM整流器2后一部分为储能单元3充电，另一部分经配电装置6为所有负载供电），同理，所有负载具有大额峰值功率需求时，储能单元3放电补充发电机1输出功率与所有负载需求功率差额。

外接市电模式：

如图3所示，外接市电模式下，发电机1和PWM整流器2都处于停机状态，而充电器4接入外接市电输入，以为储能单元3充电，当第一负载7、第二负载8、第三负载9的功率小于充电器4的输出功率时，充电器4不仅为储能单元3充电，充电器4还经配电装置6为第一负载7、第二负载8、第三负载9供电，当第一负载7、第二负载8、第三负载9的功率大于充电器4的输出功率时，充电器4与储能单元3共同为第一负载7、第二负载8、第三负载9供电，在外接市电模式下，当第一负载7、第二负载8、第三负载9具有大额峰值功率需求时，储能单元3放电补充充电器4输出功率与第一负载7、第二负载8、第三负载9需求功率的差额，外接市电模式下发动机未工作，可减少发动机摩托小时数，有效延长发动机使用寿命。

静默工作模式：

如图4所示，该模式下，发电机1、PWM整流器2、充电器4均处于停机状态，第一负载7、第二负载8、第三负载9由储能单元3供电，此模式下车辆发动机未工作，红外特征显著减小，隐身效果增强。

充电模式：

如图5所示，充电模式下，充电器4接入外接市电以对储能单元3充电，该模式可有效利用市电具备条件下电量补充需求，无需启动车辆发动机，为储能单元3补充电量满足整个电源系统静默工作时所有负载的用电需求。

所述配电装置6为多路负载供电控制开关，配电装置6通过控制总线10接收电源管理单元5控制指令进行负载电源的通断控制。

所述储能单元3为动力锂电池组。

所述电源管理单元5控制整个车载电源系统工作状态，电源管理单元5接收各个部件工作状态信息，根据电源系统工作状态实时调节各单元工作状态以进入相应的工作模式。

最后应当说明：以上所述实施方式仅仅是对本发明的较优实施例用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，更不是限制本发明的保护范围；尽管参照前述各实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种车载混合能源电源系统，其特征在于，包括：

用于为整车发电的发电机（1）；

用于接受控制指令以调节发电机（1）输出电压及电流的PWM整流器（2）；

用于存储电量的储能单元（3）；

用于接受外接市电的充电器（4）；

用于控制电源系统工作状态的电源管理单元（5）；

用于控制电源通断的配电装置（6）；

用于传输电源系统控制指令与工作状态信息的控制总线（10）；

所述发电机（1）与PWM整流器（2）电连，PWM整流器（2）与储能单元（3）、充电器（4）、配电装置（6）电连，储能单元（3）与PWM整流器（2）、充电器（4）、配电装置（6）电连，充电器（4）与PWM整流器（2）、储能单元（3）、配电装置（6）电连，配电装置（6）一端分别与PWM整流器（2）、储能单元（3）、充电器（4）电连，配电装置（6）另一端还与一个或者多个负载电连，控制总线（10）分别与电源管理单元（5）、配电装置（6）、PWM整流器（2）、储能单元（3）、充电器（4）电连。

2.根据权利要求1所述的一种车载混合能源电源系统，其特征在于，所述配电装置（6）为多路负载供电控制开关，配电装置（6）通过控制总线（10）接收电源管理单元（5）控制指令进行负载电源的通断控制。

3.根据权利要求1所述的一种车载混合能源电源系统，其特征在于，所述储能单元（3）为动力锂电池组。

4.根据权利要求1所述的一种车载混合能源电源系统，其特征在于，所述电源管理单元（5）控制整个车载电源系统工作状态，电源管理单元（5）接收各个部件工作状态信息，根据电源系统工作状态实时调节各单元工作状态以进入相应的工作模式。