一种串联式混合动力电动车能量管理系统及方法技术方案

一种串联式混合动力电动车能量管理系统，包括能量源、高压智能配电器、锂电池单元、高压充电器、功率流控制器、电驱动系统、能量管理单元、电力电子变流装置、移动电站接口；发动机与发电机组机械连接，发电机组与整流装置连接，整流装置与高压智能配电器的输入端连接，高压智能配电器的输出端与电力电子交流设备、高压充电器、电驱动系统连接；功率流控制器与电驱动系统连接，电力电子变流装置与移动电站接口连接，高压充电器与锂电池单元连接，锂电池单元与功率流控制器连接，能量管理单元与发动机、整流装置、高压智能配电器、高压充电器、锂电池单元连接；本发明专利技术显著的提升了串联式混合动力电动车的可靠性、经济性、安全性及智能化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种串联式混合动力电动车能量管理系统及方法
本专利技术涉及电动车领域，特别是涉及电动车的能量管理系统。
技术介绍
混合动力电动车目前可以分为串联式、并联式、混联式及复合式四种，其中串联式混合动力电动车是一个由多能量源向驱动装置(电动机)供电，以驱动车辆行驶的系统。串联式混合动力电动车采用电动机驱动方式，与传统机械传动方式相比，具有更为理想的转矩/转速控制特性。因此，通常串联式混合动力电动车的驱动系不需要采用多挡的传动装置。能够很大程度上简化传统车辆的传动系统，降低成本，但是，串联式混合动力电动车采用多种电能为驱动源，能量管理技术是支撑电驱车辆行驶的关键技术，因此亟需通过研究能量管理技术来显著的提升串联式混合动力电动车的可靠性、经济性、安全性及智能化程度。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种串联式混合动力电动车能量管理系统，用于提升串联式混合动力电动车的可靠性、经济性、安全性及智能化程度；本专利技术还提供了一种应用于上述串联式混合动力电动车能量管理系统的串联式混合动力电动车能量管理方法，用于更好的实现提升串联式混合动力电动车的可靠性、经济性、安全性及智能化程度的目的。一种串联式混合动力电动车能量管理系统，包括发动机、发电机组、整流装置、高压智能配电器、锂电池单元、高压充电器、功率流控制器、电驱动系统、能量管理单元、电力电子变流装置、移动电站接口；发动机与发电机组机械连接，发电机组通过高压交流功率母线与整流装置连接，发电机组输出的高压交流电经整流装置转化成高压直流功率输出，整流装置通过高压直流功率母线与高压智能配电器的输入端连接，高压智能配电器的输出端通过高压直流功率母线与电力电子交流设备、高压充电器、电驱动系统连接；功率流控制器与电驱动系统连接，电力电子变流装置通过高压直流功率母线与移动电站接口连接，高压充电器通过高压直流功率母线与锂电池单元连接，锂电池单元通过高压直流功率母线与功率流控制器连接，能量管理单元通过数据总线与发动机、整流装置、高压智能配电器、高压充电器、锂电池单元连接。本专利技术的串联式混合动力电动车能量管理系统还包括制动单元9，制动单元9与电驱动系统14连接，制动单元9用于负责，当直流母线电压超过限定值时，接通并联在母线上的制动电阻，消耗多余能量，保证直流母线电压维持在规定的范围内。本专利技术的串联式混合动力电动车能量管理系统还包括双超级电容模组12、向功率变换器7，所述超级电容模组12通过高压直流功率母线与双向功率变换器7连接；双向功率变换器7、超级电容模组12分别通过数据总线与能量管理单元13连接；所述双向功率变换器7通过高压直流功率母线与高压智能配电器4、电驱动系统14连接。一种串联式混合动力电动车能量管理方法，其特征在于包括以下步骤：S1、判断驱动功率与发电机组输出最大功率的大小关系，如果驱动功率小于发电机组的最大输出功率则执行步骤S2，如果驱动功率大于发电机组的最大输出功率则执行步骤S3；S2、根据电驱动系统与储能装置对功率的需求，分别得出相应的可估算功率、动态调节功率，从而控制发动机组的输出所需功率，使得P发电机组＝P可估算功率+P动态调节功率；S3、控制发电机组工作在最大功率输出状态，同时控制储能装置输出功率供给电驱动系统14，使得P可估算功率＝P发电机组最大功率+P储能装置功率，控制动态调节功率为零。在步骤S2中对动态调节功率进行变限幅值的PI闭环调节。所述动态调节功率的幅值满足如下关系式：P动态调节功率正限幅＜P发电机组最大功率-P可估算功率、P动态调节功率负限幅＞-P可估算功率。本专利技术的有益效果为，通过研究能量管理技术，显著的提升了串联式混合动力电动车的可靠性、经济性、安全性及智能化程度。下面结合附图对本专利技术的串联式混合动力电动车能量管理系统及方法作进一步说明。附图说明图1为串联式混合动力电动车能量管理系统原理图；图2为发动机转速与功率关系示意图；图3为动态调节功率PI闭环调节原理图。具体实施方式如图1所示，本专利技术的串联式混合动力电动车能量管理系统，包括发动机1、发电机组2、整流装置3(发动机、发电机组、整流装置构成本专利技术的串联式混合动力电动车的能量源)、高压智能配电器4、锂电池单元11、高压充电器6、功率流控制器8、电驱动系统14、能量管理单元13、电力电子变流装置5、移动电站接口10；发动机1与发电机组2机械连接，发电机组2通过高压交流功率母线与整流装置3连接，发电机组2输出的高压交流电经整流装置3转化成高压直流功率输出，整流装置3通过高压直流功率母线与高压智能配电器4的输入端连接，高压智能配电器4的输出端通过高压直流功率母线与电力电子交流设备5、高压充电器6、电驱动系统14连接；功率流控制器8与电驱动系统14连接，电力电子变流装置5通过高压直流功率母线与移动电站接口10连接，高压充电器6通过高压直流功率母线与锂电池单元11连接，锂电池单元11通过高压直流功率母线与功率流控制器8连接；能量管理单元13通过数据总线与发动机1、整流装置3、高压智能配电器4、高压充电器6、锂电池单元11连接。发动机1工作在变转速工作模式下，用于驱动发电机组2发电；发电机组2通过整流装置3(电机控制器)将交流功率流转换为直流功率流输出；高压智能配电器4用于根据实时接收的能量管理单元的能量分配命令，对供向电力电子变流装置5、高压充电器6、电驱动系统14的能量进行实时的调整；电力电子变流装置5与移动电站接口10结合实现对其它用电设备的供电(如制动空压机、电控助力转向设备等用电设备)；高压充电器6用于对锂电池单元11充电；双向功率变换器7用于实现超级电容模组的能量的双向流动(即充放电)；功率流控制器8用于控制锂电池单元11提供给电驱动系统14的电能；锂电池单元11包括锂电池组和电池管理系统BMS，负责纯电动行驶工况下电驱动系统14的能量供给及高速行车时发电机组2的能量补充，同时用于对电驱动系统提供功率；超级电容模组12是主要的母线功率均衡装置，同时用于对驱动系统提供功率；能量管理单元13用于根据实际情况，实时控制发动机1、整流装置3、高压智能配电器4、高压充电器6、锂电池单元11的供耗电关系。通常来说，本专利技术的串联式混合动力电动车能量管理系统的控制目标是使发电机组2的输出功率等于负载用电功率(即电驱动系统14的驱动功率)，即发电机组输出功率跟踪式控制模式。该模式下能量管理单元13控制发动机1的功率跟随驱动功率变化，通过根据电驱动系统对驱动功率的需求，规划发动机1的运行曲线实现发动机的高效工作，同时避免储能装置(即锂电池单元11、超级电容模组12)的循环充放电，减少系统损耗。如图2所示，为发动机转速与功率关系示意图，图中横坐标为发动机转速坐标，纵坐标为发动机功率坐标，虚曲线为发动机转速-功率曲线，阴影部分为发动机高效运行区，实际中根据电驱动系统14对驱动功率的需求，确定发动机的目标功率，再根据发动机转速-功率曲线确定使得发动机在高效率状态下达到目标功率的转速。在上述实施例的基础上，本专利技术的串联式混合动力电动车能量管理系统还包括制动单元9，制动单元9与电驱动系统14连接，制动单元9用于负责，当直流母线电压超过限定值时，接通并联在母线上的制动电阻，消耗多余能量，保证直流母线电压维持在规定的范围内。在上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种串联式混合动力电动车能量管理系统，包括发动机(1)、发电机组(2)，其特征在于，还包括整流装置(3)、高压智能配电器(4)、锂电池单元(11)、高压充电器(6)、功率流控制器(8)、电驱动系统(14)、能量管理单元(13)、电力电子变流装置(5)、移动电站接口(10)；发动机(1)与发电机组(2)机械连接，发电机组(2)通过高压交流功率母线与整流装置(3)连接，发电机组(2)输出的高压交流电经整流装置(3)转化成高压直流功率输出，整流装置(3)通过高压直流功率母线与高压智能配电器(4)的输入端连接，高压智能配电器(4)的输出端通过高压直流功率母线与电力电子交流设备(5)、高压充电器(6)、电驱动系统(14)连接；功率流控制器(8)与电驱动系统(14)连接，电力电子变流装置(5)通过高压直流功率母线与移动电站接口(10)连接，高压充电器(6)通过高压直流功率母线与锂电池单元(11)连接，锂电池单元(11)通过高压直流功率母线与功率流控制器(8)连接，能量管理单元(13)通过数据总线与发动机(1)、整流装置(3)、高压智能配电器(4)、高压充电器(6)、锂电池单元(11)连接。

【技术特征摘要】
1.一种串联式混合动力电动车能量管理系统，包括发动机(1)、发电机组(2)，其特征在于，还包括整流装置(3)、高压智能配电器(4)、锂电池单元(11)、高压充电器(6)、功率流控制器(8)、电驱动系统(14)、能量管理单元(13)、电力电子变流装置(5)、移动电站接口(10)；发动机(1)与发电机组(2)机械连接，发电机组(2)通过高压交流功率母线与整流装置(3)连接，发电机组(2)输出的高压交流电经整流装置(3)转化成高压直流功率输出，整流装置(3)通过高压直流功率母线与高压智能配电器(4)的输入端连接，高压智能配电器(4)的输出端通过高压直流功率母线与电力电子交流设备(5)、高压充电器(6)、电驱动系统(14)连接；功率流控制器(8)与电驱动系统(14)连接，电力电子变流装置(5)通过高压直流功率母线与移动电站接口(10)连接，高压充电器...

【专利技术属性】
技术研发人员：骆志伟，林洋，胡小龙，欧阳松，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11