一种混合动力车辆底盘能量可再生系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种混合动力车辆底盘能量可再生系统，属于车辆节能减排技术领域。该系统包括复合储能系统、公共母线、再生制动系统、馈能悬架系统、能耗电阻开关、能耗电阻和系统控制器。本实用新型专利技术利用公共母线技术，将车辆上四台馈能悬架共用一台DC-DC变换器，并网进入公共母线，同时，馈能悬架系统与再生制动系统并联在公共母线上。通过对回收的能量进行综合管理和协调控制，解决馈能悬架系统内部以及馈能悬架系统与再生制动系统之间馈能状态与耗能状态的矛盾，实现混合动力车辆底盘各子系统之间能量的共享，并将多余的能量储存起来，改善混合动力车辆的性能、降低燃油消耗、提高混合动力车辆储能系统的效率、延长蓄电池的使用寿命。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种混合动力车辆底盘能量可再生系统
本技术涉及一种混合动力车辆底盘能量可再生系统及，属于车辆节能减排
。
技术介绍
伴随着经济的发展，能源与环境问题日益凸显，世界各国纷纷把节能减排技术的研发置于议事日程的首位。面对如此严峻的形势，交通能源转型势在必行，我国政府也充分认识到汽车节能减排核心技术的紧迫性和重要性，相关导向性政策法规不断出台。车辆上存在着普遍的能源浪费现象，如果能充分利用车上这部分消耗的能量，进行回收再利用，并掌握汽车相关系统的技能技术，将具有重要的现实意义。尤其对于混合动力车辆来说，因为其总功率消耗相对较低，而且对于效率的要求很严格，充分利用从汽车上回收的能量，可以减轻混合动力车辆电池的重量、降低燃油质量，提高汽车的性能。对于混合动力车辆来说，回收汽车能量有很重要的意义。在目前已有的车辆能量回收装置和方法中，主要有两种途径:一、回收减振器所消耗的能量，实现悬架振动能量回收；二、将汽车制动或减速时的动能转化为其他形式的能量储存起来，实现再生制动。然而，在混合动力车辆整个底盘大系统中，不同系统同一时刻处于不同的工作状态，在现有技术方案中，主要是单独针对汽车的制动能量或悬架振动能量进行回收的系统和方法，尚没有对回收的汽车悬架振动能量和车轮制动能量进行综合利用与协调管理的方法，因而能量具有很强的分散性，不利于对汽车耗散的能量进行有效的回收和管理。汽车底盘是由多个子系统组成的复杂系统，各子系统之间相互关联、相互影响，随着电子技术的发展，汽车的电气化程度越来越高，利用公共母线技术将汽车底盘各部分的分散能量统一起来，解决汽车底盘多系统工作状态不同的矛盾，实现再生能源的合理利用，为未来的汽车底盘一体化技术提供了一种新的思路。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是:在汽车行驶过程中，分别对悬架的振动能量和汽车制动能量进行回收，通过对回收的能量进行综合管理和协调控制，解决馈能悬架系统内部以及馈能悬架系统与再生制动系统之间馈能状态与耗能状态的矛盾，实现混合动力车辆底盘各子系统之间能量的共享，并将多余的能量储存起来，改善混合动力车辆的性能、降低燃油消耗、提高混合动力车辆储能系统的效率、延长蓄电池的使用寿命。本技术解决该技术问题所采用的技术方案是:车辆上四台馈能悬架共用一台DC-DC变换器，并网接入公共母线，馈能悬架系统与再生制动系统并联在公共母线上。根据系统的性能要求，由系统控制器采用协调控制策略，实现馈能悬架系统内部、馈能悬架系统与再生制动系统之间的能量共享，协调管理各部件之间再生的能量和消耗的能量。该种混合动力车辆底盘能量可再生技术装置包括复合储能系统、公共母线、再生制动系统、馈能悬架系统、能耗电阻开关、能耗电阻和系统控制器；其中能耗电阻开关的一端与公共母线的正极母线相连，其另一端与能耗电阻的一端相连，二能耗电阻的另一端则与公共母线的负极母线相连。公共母线由正极母线、负极母线、功率开关管A和功率开关管B组成；其中正极母线通过功率开关管A与复合储能系统的正极相连；负极母线通过功率开关管B与复合储能系统的负极相连。再生制动系统包括双向DC-DC变换器A、逆变器和再生制动电机；双向DC-DC变换器A为级联型Buck/Boost双向变换器，起到双向升压、降压的作用，有a、b、C、d四个接口端子，其中a、b接口端子组成母线侧，c、d接口端子组成逆变器侧；逆变器是由6个MOSFET管组成的三相半桥式逆变器，包含直流侧两个端子和交流侧三个端子，当再生制动电机以电动机模式工作时逆变器起逆变作用，当再生制动电机以发电机模式工作时逆变器起整流作用；DC-DC变换器A的端子a与公共母线的正极母线相连，端子b与公共母线的负极母线相连，端子c和d分别与逆变器的直流侧两个端子相连；逆变器的交流侧三个端子则分别与再生制动电机的三相绕组相连。馈能悬架系统包括双向DC-DC变换器B、逆变器组和馈能悬架；双向DC-DC变换器B的结构与DC-DC变换器A相同，也包含a、b、c、d四个接口端子，a、b接口端子组成母线侧，c、d接口端子组成逆变器侧；逆变器组则由4个型号相同的逆变器组成，其中每个逆变器均是由6个MOSFET管组成的三相半桥式逆变器，包含直流侧两个端子和交流侧三个端子，实现与馈能悬架之间进行电能的双向传输；馈能悬架包括混合动力车辆的左前轮处馈能悬架(LF-RS)、右前轮处馈能悬架(RF-RS)、左后轮处馈能悬架(LR-RS)以及右后轮处馈能悬架(RR-RS);其中逆变器组中每个逆变器的交流侧的三个端子分别与混合动力车辆底盘上四个车轮处均布的馈能悬架的三相绕组相连；逆变器组中每个逆变器的直流侧两个端子则分别与DC-DC变换器A的端子c、d相连。系统控制器包括主控制器、再生制动系统控制器和馈能悬架系统控制器；再生制动系统控制器负责采集再生制动电机的电压、电流信号和DC-DC变换器A逆变器侧的直流电压、电流信号，并根据制动性能要求控制再生制动系统中逆变器各个开关管的通断；馈能悬架系统控制器负责采集馈能悬架各个悬架的电压、电流信号和DC-DC变换器B逆变器侧的直流电压、电流信号，并根据整车对各个车轮处悬架性能的要求控制逆变器组中各个逆变器开关管的通断；主控制器则根据再生制动系统控制器和馈能悬架系统控制器采集到的电压、电流信号进行公共母线中电能的协调控制，判断各系统的工作模式并监测公共母线的状态，控制DC-DC变换器A、DC-DC变换器B、功率开关管A、功率开关管B以及能耗电阻开关的通断，解决不同系统馈能状态和耗能状态的矛盾，并防止公共母线过载。该种混合动力车辆底盘能量可再生技术的控制方法为:再生制动系统控制器根据混合动力车辆的启动、加速或制动等工况要求，采集再生制动电机的电压、电流信息，控制逆变器中开关管的通断，使再生制动电机按照车辆的运行要求工作；同时，再生制动系统控制器采集DC-DC变换器A的逆变器侧的直流电压、电流信号，并传给主控制器，主控制器据此判断再生制动电机此时是从公共母线吸收电能还是向公共母线馈能；另一方面，馈能悬架系统控制器根据混合动力车辆的车身姿态要求，采集馈能悬架中各个车轮处馈能悬架的电压、电流信息，控制逆变器组中与各个车轮处悬架相对应的逆变器开关管的通断，使各个悬架满足整车的车身姿态要求；同时馈能悬架系统控制器采集DC-DC变换器B的逆变器侧的直流电压、电流信号，并传给主控制器，主控制器据此判断馈能悬架此时是从公共母线吸收电能还是向公共母线馈能。该种混合动力车辆底盘能量可再生技术的具体控制步骤为:当馈能悬架向公共母线馈能时，则主控制器控制DC-DC变换器B的开关管使电能(升压或降压)流向公共母线，此时判断再生制动电机的能耗模式，若再生制动电机也向公共母线馈能，则主控制器控制DC-DC变换器A的开关管使电能(升压或降压)也流向公共母线，且回馈的总的电能经由功率开关管A和功率开关管B上反并联的二极管给复合储能系统充电；若此时再生制动电机从公共母线吸收能量能，则主控制器控制DC-DC变换器A的开关管使电能(升压或降压)流向再生制动电机，并判断馈能悬架产生的能量是否足够提供给再生制动电机，若足够，则多余的电能经由功率开关管A和功率开关管B上反并联的二极管给复合储能系统充电；若不足够，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力车辆底盘能量可再生系统，其特征在于：包括复合储能系统（100）、公共母线（200）、再生制动系统（300）、馈能悬架系统（400）、能耗电阻开关（510）、能耗电阻（520）和系统控制器（600）；所述公共母线（200）与复合储能系统（100）相连，所述馈能悬架系统（400）与再生制动系统（300）并联在公共母线上（200），所述系统控制器（600）用于采集再生制动系统（300）和馈能悬架系统（400）的信号，通过协调控制策略实现馈能悬架系统（400）内部、馈能悬架系统（400）与再生制动系统（300）之间的能量共享，并协调管理各部件之间再生的能量和消耗的能量，所述能耗电阻开关（510）一端与公共母线（200）相连，另一端与能耗电阻（520）的一端相连，能耗电阻（520）的另一端与公共母线（200）相连。

【技术特征摘要】
1.一种混合动力车辆底盘能量可再生系统，其特征在于:包括复合储能系统(100)、公共母线(200)、再生制动系统(300)、馈能悬架系统(400)、能耗电阻开关(510)、能耗电阻(520)和系统控制器(600);所述公共母线(200)与复合储能系统(100)相连，所述馈能悬架系统(400)与再生制动系统(300)并联在公共母线上(200)，所述系统控制器(600)用于采集再生制动系统(300)和馈能悬架系统(400)的信号，通过协调控制策略实现馈能悬架系统(400)内部、馈能悬架系统(400)与再生制动系统(300)之间的能量共享，并协调管理各部件之间再生的能量和消耗的能量，所述能耗电阻开关(510) —端与公共母线(200)相连，另一端与能耗电阻(520)的一端相连，能耗电阻(520)的另一端与公共母线(200)相连。2.根据权利要求1所述的混合动力车辆底盘能量可再生系统，其特征在于:所述公共母线(200)包括正极母线(210)、负极母线(220)、功率开关管A (230)、功率开关管B (240);所述正极母线(210)通过功率开关管A (230)与复合储能系统(100)的正极相连；所述负极母线(220)通过功率开关管B (240)与复合储能系统(100)的负极相连。3.根据权利要求1所述的混合动力车辆底盘能量可再生系统，其特征在于:所述再生制动系统(300)包括双向DC-DC变换器A (310)、逆变器(320)和再生制动电机(330);所述双向DC-DC变换器A (310)为级联型Buck/Boost双向变换器，起到双向升压、降压的作用，有a、b、c、d四个接口端子，其中a、b接口端子组成母线侧，c、d接口端子组成逆变器侧；所述逆变器(320)在再生制动电机(330)以电动机模式工作时起逆变作用，以发电机模式工作时起整流作用，包含直流侧两个端子和交流侧三个端子；所述DC-DC变换器A (310)的端子a与公共母线(200)的正极母线(210)相连，端子b与公共母线(200)的负极母线(220)相连，端子c和d分别与逆变器(320)的直流侧两个端子相连；逆...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，施德华，汪若尘，江浩斌，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：实用新型
国别省市：