基于弹性储能的增程式电动汽车储能结构及能量控制方法技术

基于弹性储能的增程式电动汽车储能结构及能量控制方法，涉及一种电动汽车储能结构及能量控制方法。解决了现有电动汽车结构复杂且效率较低的问题。本发明专利技术采用了机械结构弹性储能器对电动汽车的制动能量进行了回收，提高了回收的效率，同时简化了制动回收的控制策略；利用弹性储能器储存的能量，通过相应的控制方法，提高了电动汽车运行的稳定性。本发明专利技术适用于电动汽车的能量控制使用。

Energy storage structure and energy control method of electric vehicle based on elastic energy storage

The utility model relates to an electric vehicle storage structure and an energy control method based on elastic energy storage, relating to an electric automobile energy storage structure and an energy control method. The utility model solves the problems of complicated structure and low efficiency of the existing electric vehicle. The invention adopts the mechanical structure of elastic energy storage braking energy of electric vehicles for the recovery, improve the recovery efficiency, and simplify the control strategy of braking device; the energy stored by the elastic reservoir, the corresponding control method, to improve the stability of the electric vehicle operation. The invention is suitable for the energy control use of an electric automobile.

【技术实现步骤摘要】
基于弹性储能的增程式电动汽车储能结构及能量控制方法
本专利技术涉及一种电动汽车储能结构及能量控制方法。
技术介绍
如今的电动汽车多采用电气结构回收制动能量，不仅成本较高，而且回收效率受到电气结构效率的影响。存在结构复杂且效率较低的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有电动汽车结构复杂且效率较低的问题。提出了一种基于弹性储能的增程式电动汽车储能结构及能量控制方法。本专利技术所述的基于弹性储能的增程式电动汽车储能结构，它包括整车控制器1、磷酸铁锂电池2、弹性储能器3、电池管理系统4、泄流装置5、DC/DC变换器6、辅助功率单元、驱动电机12、逆变器13、双向离合器14、变速器15和AC/DC变换器16；辅助功率单元包括原动机7、发电机8、原动机控制器9、发电机控制器10和APU控制器11；电池管理系统4用于实时检测磷酸铁锂电池2的SOC值，并控制磷酸铁锂电池2的充放电状态；整车控制器1通过传感器对油门踏板、制动踏板和弹性储能器3的储能状态进行检测；整车控制器1的电池剩余电量和弹性储能器的储能状态信号输入端连接电池管理系统4电池剩余电量和弹性储能器的储能状态信号输出端，整车控制器1的电池充放电控制信号输出端连接电池管理系统4的电池充放电控制信号输入端；弹性储能器3的储能状态信号输出端连接电池管理系统4的储能状态信号输入端；整车控制器1的AC/DC变换控制信号输出端连接AC/DC变换器16的开关控制信号输入端，整车控制器1的DC/DC变换控制信号输出端连接DC/DC变换器6的开关控制信号输入端，整车控制器1的电流转换控制信号输出端连接逆变器13的开关控制信号输入端；整车控制器1的辅助充电控制信号输出端连接APU控制器11的控制信号输入端；APU控制器11的发电控制信号输出端同时连接原动机控制器9的控制信号输入端和发电机控制器10的控制信号输入端，所述原动机控制器9用于控制原动机7的开关，发电机控制器10用于控制发电机8的开关；原动机7带动发电机8发电；发电机8的交流信号输出端连接AC/DC变换器16的信号输入端，AC/DC变换器16的信号输出端同时连接磷酸铁锂电池2充电信号端和DC/DC变换器6的信号输入端，DC/DC变换器6的信号输出端同时连接泄流装置5的信号输入端和逆变器13的信号输入端，逆变器13的信号输出端连接驱动电机12的电源信号输入端，双向离合器14包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器设置在驱动电机12的输出轴与变速器15的输入轴之间，第二离合器设置在弹性储能器3的传动轴31与变速器15的输入轴之间。基于弹性储能的增程式电动汽车能量控制方法，该方法的具体步骤为：步骤一、采用车载传感器实时对电动汽车的车速、油门踏板开度、制动踏板开度和车速进行采集，采用电池管理系统4分别对磷酸铁锂电池2的剩余电量和弹性储能器3的储能状态进行检测，并将检测结果传送给整车控制器1；步骤二、整车控制器1根据车载传感器采集的油门踏板开度，判断油门踏板开度是否大于0，若油门踏板开度大于0，则通过整车控制器1对电动汽车在该油门踏板开度时所需驱动功率P进行计算，执行步骤三；否则，执行步骤九；步骤三、整车控制器1根据电池管理系统4采集的磷酸铁锂电池2的剩余电量，判断磷酸铁锂电池2的剩余电量值是否小于磷酸铁锂电池2剩余电量的最小阀值a，若是，则执行步骤四，否则执行步骤五；其中，a为磷酸铁锂电池2最大电量值的10％；步骤四、启动辅助功率单元单独为磷酸铁锂电池2充电，辅助功率单元单独为磷酸铁锂电池2充电时，整车控制器1控制AC/DC变换器16开启，逆变器13关闭；步骤五、整车控制器1根据步骤二计算的所需驱动功率P，判断电动汽车所需驱动公率的变化率是否大于磷酸铁锂电池2提供的最大功率变化率，若是，则执行步骤六，否则执行步骤八；步骤六、整车控制器1根据电源管理系统采集的弹性储能器3的储能状态，判断弹性储能器3的储能量是否小于自身最大储能状态的10％，若是，则执行步骤七，否则，执行步骤八；步骤七、整车控制器1控制AC/DC变换器16和逆变器13同时开启，辅助功率单元和弹性储能器3同时驱动变速器15，返回执行步骤一；步骤八、整车控制器1控制AC/DC变换器16和逆变器13同时开启，辅助功率单元与磷酸铁锂电池2同时驱动变速器15；返回执行步骤一；步骤九、整车控制器1根据车载传感器采集的油门踏板开度，判断油门踏板开度是否大于0，若油门踏板开度大于0，则执行步骤十，否则，返回执行步骤一；步骤十、整车控制器1根据电源管理系统采集的弹性储能器3的储能状态，判断弹性储能器3的储能量是否达到最大储能状态，若是，则执行步骤十一，否则，双向离合器14闭合到弹性储能器3的方向，即双向离合器14的第二离合器闭合，回收变速器15的制动能量为弹性储能器3充能；直至弹性储能器3储能量达到最大储能状态；步骤十一、双向离合器14闭合到驱动电机12的方向，即双向离合器14的第一离合器闭合，通过整车控制器1判断磷酸铁锂电池2的剩余电量值是否大于磷酸铁锂电池2的电量值的阈值b，若是，则启动泄流装置5进行泄流，否则，回收变速器15的制动能量为磷酸铁锂电池充电，返回执行步骤一，其中，b为磷酸铁锂电池2最大电量值的80％。本专利技术采用了较为简单的机械结构弹性储能器对电动汽车的制动能量进行了回收，提高了回收的效率，同时简化了制动回收的控制策略；利用弹性储能器储存的能量，通过相应的控制方法，提高了电动汽车运行的稳定性，并节约了动力电池的能量，提高了续驶里程。附图说明图1为本专利技术所述的基于弹性储能的增程式电动汽车动力系统原理框图；图2为弹性储能器的结构示意图；图3为拉力传感器安装结构示意图。具体实施方式具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于弹性储能的增程式电动汽车储能结构，它包括整车控制器1、磷酸铁锂电池2、弹性储能器3、电池管理系统4、泄流装置5、DC/DC变换器6、辅助功率单元、驱动电机12、逆变器13、双向离合器14、变速器15和AC/DC变换器16；辅助功率单元包括原动机7、发电机8、原动机控制器9、发电机控制器10和APU控制器11；电池管理系统4用于实时检测磷酸铁锂电池2的SOC值，并控制电池的充放电状态；整车控制器1通过传感器对油门踏板、制动踏板和弹性储能器3的储能状态进行检测；整车控制器1的电池剩余电量和弹性储能器的储能状态信号输入端连接电池管理系统4电池剩余电量和弹性储能器的储能状态信号输出端，整车控制器1的电池充放电控制信号输出端连接电池管理系统4的电池充放电控制信号输入端；弹性储能器3的储能状态信号输出端连接电池管理系统4的储能能量状态信号输入端；整车控制器1的AC/DC变换控制信号输出端连接AC/DC变换器16的开关控制信号输入端，整车控制器1的DC/DC变换控制信号输出端连接DC/DC变换器6的开关控制信号输入端，整车控制器1的电流转换控制信号输出端连接逆变器13的开关控制信号输入端；整车控制器1的辅助充电控制信号输出端连接APU控制器11的开关控制信号输入端；APU控制器11的发电控制信号输出端同时连接原动机控制器9的控制信号输入端和发电机控制器10的控制信号输入端，所述原动机控制器9用于控制原动机7的开关，发电机控制器10用于控制发电本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于弹性储能的增程式电动汽车储能结构，其特征在于，它包括整车控制器(1)、磷酸铁锂电池(2)、弹性储能器(3)、电池管理系统(4)、泄流装置(5)、DC/DC变换器(6)、辅助功率单元、驱动电机(12)、逆变器(13)、双向离合器(14)、变速器(15)和AC/DC变换器(16)；辅助功率单元包括原动机(7)、发电机(8)、原动机控制器(9)、发电机控制器(10)和APU控制器(11)；电池管理系统(4)用于实时检测磷酸铁锂电池(2)的SOC值，并控制磷酸铁锂电池(2)的充放电状态；整车控制器(1)通过传感器对油门踏板、制动踏板和弹性储能器(3)的储能状态进行检测；整车控制器(1)的电池剩余电量和弹性储能器的储能状态信号输入端连接电池管理系统(4)电池剩余电量和弹性储能器的储能状态信号输出端，整车控制器(1)的电池充放电控制信号输出端连接电池管理系统(4)的电池充放电控制信号输入端；弹性储能器(3)的储能状态信号输出端连接电池管理系统(4)的储能状态信号输入端；整车控制器(1)的AC/DC变换控制信号输出端连接AC/DC变换器(16)的开关控制信号输入端，整车控制器(1)的DC/DC变换控制信号输出端连接DC/DC变换器(6)的开关控制信号输入端，整车控制器(1)的电流转换控制信号输出端连接逆变器(13)的开关控制信号输入端；整车控制器(1)的辅助充电控制信号输出端连接APU控制器(11)的控制信号输入端；APU控制器(11)的发电控制信号输出端同时连接原动机控制器(9)的控制信号输入端和发电机控制器(10)的控制信号输入端，所述原动机控制器(9)用于控制原动机(7)的开关，发电机控制器(10)用于控制发电机(8)的开关；原动机(7)带动发电机(8)发电；发电机(8)的交流信号输出端连接AC/DC变换器(16)的信号输入端，AC/DC变换器(16)的信号输出端同时连接磷酸铁锂电池(2)充电信号端和DC/DC变换器(6)的信号输入端，DC/DC变换器(6)的信号输出端同时连接泄流装置(5)的信号输入端和逆变器(13)的信号输入端，逆变器(13)的信号输出端连接驱动电机(12)的电源信号输入端，双向离合器(14)包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器设置在驱动电机(12)的输出轴与变速器(15)的输入轴之间，第二离合器设置在弹性储能器(3)的传动轴(31)与变速器(15)的输入轴之间。...

【技术特征摘要】
1.基于弹性储能的增程式电动汽车储能结构，其特征在于，它包括整车控制器(1)、磷酸铁锂电池(2)、弹性储能器(3)、电池管理系统(4)、泄流装置(5)、DC/DC变换器(6)、辅助功率单元、驱动电机(12)、逆变器(13)、双向离合器(14)、变速器(15)和AC/DC变换器(16)；辅助功率单元包括原动机(7)、发电机(8)、原动机控制器(9)、发电机控制器(10)和APU控制器(11)；电池管理系统(4)用于实时检测磷酸铁锂电池(2)的SOC值，并控制磷酸铁锂电池(2)的充放电状态；整车控制器(1)通过传感器对油门踏板、制动踏板和弹性储能器(3)的储能状态进行检测；整车控制器(1)的电池剩余电量和弹性储能器的储能状态信号输入端连接电池管理系统(4)电池剩余电量和弹性储能器的储能状态信号输出端，整车控制器(1)的电池充放电控制信号输出端连接电池管理系统(4)的电池充放电控制信号输入端；弹性储能器(3)的储能状态信号输出端连接电池管理系统(4)的储能状态信号输入端；整车控制器(1)的AC/DC变换控制信号输出端连接AC/DC变换器(16)的开关控制信号输入端，整车控制器(1)的DC/DC变换控制信号输出端连接DC/DC变换器(6)的开关控制信号输入端，整车控制器(1)的电流转换控制信号输出端连接逆变器(13)的开关控制信号输入端；整车控制器(1)的辅助充电控制信号输出端连接APU控制器(11)的控制信号输入端；APU控制器(11)的发电控制信号输出端同时连接原动机控制器(9)的控制信号输入端和发电机控制器(10)的控制信号输入端，所述原动机控制器(9)用于控制原动机(7)的开关，发电机控制器(10)用于控制发电机(8)的开关；原动机(7)带动发电机(8)发电；发电机(8)的交流信号输出端连接AC/DC变换器(16)的信号输入端，AC/DC变换器(16)的信号输出端同时连接磷酸铁锂电池(2)充电信号端和DC/DC变换器(6)的信号输入端，DC/DC变换器(6)的信号输出端同时连接泄流装置(5)的信号输入端和逆变器(13)的信号输入端，逆变器(13)的信号输出端连接驱动电机(12)的电源信号输入端，双向离合器(14)包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器设置在驱动电机(12)的输出轴与变速器(15)的输入轴之间，第二离合器设置在弹性储能器(3)的传动轴(31)与变速器(15)的输入轴之间。2.根据权利要求1所述的基于弹性储能的增程式电动汽车储能结构，其特征在于，弹性储能器(3)包括传动轴(31)、储能涡簧(32)、制动器(33)、箱体(34)和拉力传感器(35)；传动轴(31)横向穿过箱体(34)的侧壁，储能涡簧(32)、制动器(33)和拉力传感器(35)均设置在箱体(34)内，储能涡簧(32)和制动器(33)均套设在传动轴(31)的上，拉力传感器(35)的内端与传动轴(31)的侧壁固定连接，拉力传感器(35)固定在储能涡簧(32)的外端，且储能涡簧(32)和制动器(33)不接触。3.基于弹性储能的增程式电动汽车能量控制方法，其特征在于，该方法的具体步...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓刚，吕思宇，周美兰，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23