CN203376414U - 增程器电能监控装置 - Google Patents

Abstract

本专利涉及一种增程器电能监控装置，包括中央处理单元、信号采集单元、通讯接口。中央处理单元通过两路数据输入输出接口分别与信号采集单元、通讯接口两部分相连接；信号采集单元与电压取样回路、电流传感器连接，采集发电机三相交流电压信号输入，三相交流电流信号输入，并将上述信号反馈至中央处理单元；通讯接口有两路接口：RS-485接口和CAN接口，通讯接口通过RS-485接口将中央处理单元的信息发送到辅助显示器上；通讯接口通过CAN接口与监控系统相连，将中央控制单元状态反馈给监控系统。本专利的优点是：本专利可以计算发电机的多项参数，数据丰富，实时性好，便于监控系统分析处理，增加了系统适应的灵活性，并且便于故障排查和系统监视。

Description

增程器电能监控装置

技术领域

本专利属于增程式电动汽车技术领域。特别是涉及一种增程器电能监控装置。

背景技术

增程器是为了增加纯电动汽车行驶里程而加装在纯电动汽车上的一个附加储能装置。增程器的常见形式有：内燃机和燃料电池等。

目前，在以内燃机为动力的增程器中，对于增程器电能监视通常采用非常简单的手段，如电压表、电流表和功率表等方式，而这些监控手段通常仅适合频率为50～60Hz的交流电气量，其使用范围非常狭窄，且多不具备通讯功能，特别是新能源车辆中通常采用CAN总线，采用传统增程器电能监控控制装置，已经无法满足现阶段增程式纯电动大客车对于增程器的设计要求。

发明内容

本专利所要解决的技术问题是，克服已有技术的缺点，提供一种增程器电能监控装置，该监控装置可以计算发电机的多项参数，数据丰富，实时性好。

一种增程器电能监控装置，包括中央处理单元、信号采集单元、通讯接口，其特征在于：所述中央处理单元通过两路数据输入输出接口分别与信号采集单元、通讯接口两部分相连接；所述信号采集单元与电压取样回路、电流传感器连接，采集发电机三相交流电压信号输入和三相交流电流信号输入，并将上述信号反馈至中央处理单元；所述通讯接口有两路接口——RS-485接口和CAN接口，通讯接口通过RS-485接口将中央处理单元的信息发送到辅助显示器上；通讯接口通过CAN接口与监控系统相连，将中央控制单元状态反馈给监控系统。

本专利的有益效果：本专利的增程器电能监控装置可以计算发电机的多项参数，数据丰富，实时性好，便于监控系统分析处理，增加了系统适应的灵活性，并且便于故障排查和系统监视。

附图说明

图1是增程器电能监控装置的电路图；

图2是增程器电能监控装置的原理框图；

图中：1、增程器电能监控装置；11、中央处理单元；12、信号采集单元；13、通讯接口；2、同步整流器；3、永磁同步发电机；4、三相交流接触器；5、电流传感器；6、电压取样回路。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本专利进一步详细说明。

如图1和图2所示，增程器电能监控系统原理框图，增程器电能监控装置1，包括中央处理单元11、信号采集单元12、通讯接口13；所述中央处理单元11通过两路数据输入输出接口分别与信号采集单元12、通讯接口13两部分相连接，所述信号采集单元12与电压取样回路6、电流传感器5连接，采集发电机三相交流电压信号输入UA、UB、UC，三相交流电流信号输入Ia、Ia’、Ib、Ib’、Ic、Ic’，并将该信号反馈至中央处理单元11；所述通讯接口13有两路接口：RS-485接口和CAN接口，通讯接口通过RS-485接口将中央处理单元的信息发送到辅助显示器上；通讯接口通过CAN接口与监控系统相连，将中央控制单元状态反馈给监控系统。永磁同步电机3的三相输出A、B、C线先分别与三相交流接触器4串联，再分别与电流传感器5串联，最后连接到同步整流器2。

所述中央处理单元优选STM32为核心控制器。

本专利的工作原理是：

在增程器电能监控装置工作过程中，信号采集单元12的UA、UB、UC端子分别与永磁同步发电机3的A、B、C三相输出的电压取样回路相连，Ia、Ia’、Ib、Ib’、Ic、Ic’端子分别与电流传感器5与A、B、C三相对应的输出端子相连。此时，增程器监控装置1通过信号采集单元12获取三相电压、三相电流和频率输入信号，并计算三相电压有效值、三相电流有效值、三相线电压有效值，有功功率，视在功率，无功功率，功率因数，累计电度。

三相电压有效值计算公式：

$U=\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_0^N{u}_k^2}{N}}$

三相电流有效值计算公式：

$I=\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_0^N{i}_k^2}{N}}$

三线电压有效值计算公式,以U_AB为例：

$U_{\mathrm{AB}}=\sqrt{\frac{\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{(u_{\mathrm{ak}}-u_{\mathrm{bk}})}^2}{N}}$

有功功率计算公式：

$P=\frac{\underset{0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}(u_{\mathrm{abk}}*i_{\mathrm{ak}}+u_{\mathrm{cbk}}*i_{\mathrm{ck}})}{N}$

视在功率计算公式：

$S=\sqrt{3}*U_{\mathrm{AB}}*I_A$

无功功率计算公式：

$Q=\sqrt{Q^2-P^2}$

功率因数计算公式：

cosφ=P/Q

累计电度计算公式：

D=∑(P_K*Δt)

其中标号：

u_ak-k时刻A相电压采样值；

u_bk-k时刻B相电压采样值；

u_ck-k时刻C相电压采样值；

i_ak-k时刻A相电流采样值；

i_bk-k时刻B相电流采样值；

i_ck-k时刻C相电流采样值；

u_abk-计算k时刻AB线电压瞬时值；

u_bck-计算k时刻BC线电压瞬时值；

u_cak-计算k时刻CA线电压瞬时值；

U-相电压有效值；

I_A–A相电流有效值

U_AB–AB线电压有效值；

P–有功功率；

S–视在功率；

Q–无功功率；

cosΦ–功率因数；

P_K–K时刻有功功率；

⊿t-累计电度两次计算时间间隔

D–累积电度量；

信号采样速率根据交流频率信号实时修正，保证采样精度，最高允许交流信号输入频率250Hz。

在增程器电能监控装置工作过程中，通讯接口13的RS-485接口和辅助显示器相连，此时增程器电能监控装置通过RS-485总线传送数据，将所有采集的信息和计算出的信息在辅助显示器上显示。

在增程器电能监控装置匹配标定、监视时，通讯接口13的CAN接口和标定系统CAN总线相连，此时，增程器监控装置通过CAN接口，与标定系统通讯，完成参数标定、系统实时监视、故障读取和清除。

在增程器电能监控装置工作过程中，通讯接口13的CAN接口和监控系统CAN总线相连，此时，增程器监控装置通过CAN接口将所有采集的信息和计算出的信息共享到CAN总线上供监控系统使用。

Claims (1)

1.一种增程器电能监控装置，包括中央处理单元、信号采集单元、通讯接口，其特征在于：所述中央处理单元通过两路数据输入输出接口分别与信号采集单元、通讯接口两部分相连接；所述信号采集单元与电压取样回路、电流传感器连接，采集发电机三相交流电压信号输入和三相交流电流信号输入，并将上述信号反馈至中央处理单元；所述通讯接口有两路接口——RS-485接口和CAN接口，通讯接口通过RS-485接口将中央处理单元的信息发送到辅助显示器上；通讯接口通过CAN接口与监控系统相连，将中央控制单元状态反馈给监控系统。

Images