一种基于CAN总线的耐冲击电流混合电源装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于CAN总线的耐冲击电流混合电源装置及控制方法，属于能源动力技术领域，包括由绝缘栅双极型晶体管、整流二极管、电容器、可调电阻和电流检测模块构成的冲击电容模块，由电池、绝缘栅双极型晶体管及电流检测模块构成的电池模块和由微控制器构成的主控制模块；主控制模块输入来自两个电流检测模块，以及由can总线获取的车辆实时行驶数据，通过输出来控制各个绝缘栅双极型晶体管的通断，以及可变电阻的大小。通过微控制器分析车辆行驶数据，结合驾驶意图、运行状态及工况，控制电容充放电，由电容提供较大电流，在保证车辆稳定行驶的情况下，尽可能减少对电池的损耗，延长了电池寿命，且成本低、安装便捷，可广泛推广使用。

A CAN bus based hybrid power supply and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAN总线的耐冲击电流混合电源装置及控制方法
本专利技术属于能源动力
，更具体地，涉及一种基于CAN总线的耐冲击电流混合电源装置及控制方法。
技术介绍
随着电动汽车的普及，电动汽车的电池寿命逐渐变成了一个备受关注的问题。目前市面上普遍采用的磷酸铁锂电池和三元锂电池虽然各有优势，但都有一个同样的问题；长时间大电流的充放电，会加速电池的容量衰减，降低电池的使用寿命。当车辆处于启动或上坡等输出大功率的情况下时，电池频繁输出大电流，影响电池的健康状况。can总线作为一种多主总线，支持分布式实时控制的通讯网络，只需通过帧滤波即可实现点对点、一点对多点及全局广播等几种方式传送接受数据，无需专门“调度”，具有可靠性实时性和灵活性，被广泛应用于车辆行驶状态预测和监控。随着环保理念的增强和车辆安全需求的增加，车辆驾驶意图的识别和预测变得十分重要，如何提高电动汽车的动力性能和经济性能成为目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术基于can总线获取车辆行驶数据，提供一种成本低，可靠，运行稳定的耐冲击电流混合电源装置及控制方法，由此解决如何提高电动汽车的动力性能和经济性能的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于CAN总线的耐冲击电流混合电源装置，包括：电池模块、冲击电容模块及主控制模块；其中，所述电池模块包括电池、第一绝缘栅双极型晶体管和第一电流检测模块；所述冲击电容模块包括第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、整流二极管、电容、可调电阻和第二电流检测模块；所述主控制模块包括：MCU微控制器；所述电池的正极端与所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极端连接，所述电池的负极端与所述可调电阻的第一固定端连接；所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极端与所述第一电流检测模块的第一端连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的栅极端与所述MCU微控制器的第一输出端连接；所述第一电流检测模块的第二端与所述MCU微控制器的第一输入端连接，所述第一电流检测模块的第三端与所述第二电流检测模块的第一端及所述第三绝缘栅双极型晶体管的集电极端连接；所述第三绝缘栅双极型晶体管的栅极端与所述MCU微控制器的第二输出端连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极端与所述电容的第一端及所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极端连接；所述第二电流检测模块的第二端与所述MCU微控制器的第二输入端连接，所述第二电流检测模块的第三端与所述整流二极管的负极端连接；所述整流二极管的正极端与所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极端连接；所述第二绝缘栅双极型晶体管的栅极端与所述MCU微控制器的第三输出端连接；所述电容的第二端与所述可调电阻的第二固定端连接，所述可调电阻的滑动端与所述MCU微控制器的第四输出端连接；所述MCU微控制器的第三输入端与can总线数据输入端连接。优选地，所述第二绝缘栅双极型晶体管与所述第三绝缘栅双极型晶体管的导通电流方向不同。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种基于上述任意一项所述的CAN总线的耐冲击电流混合电源装置的控制方法，包括：通过所述主控制模块从can总线获取车辆行驶数据，基于所述车辆行驶数据判断车辆的行驶状态及行驶意图；若车辆处于输出第一功率的情况下，则所述主控制模块控制各绝缘栅双极型晶体管的通断及可调电阻阻值的大小，使电池提供输出的同时给电容充电，其中，车辆处于输出第一功率的情况为车辆水平匀速行驶；若车辆处于输出第二功率的情况下，则所述主控制模块控制各绝缘栅双极型晶体管的通断，使电容放电提供较大冲击电流，且在第二电流检测模块测量的电流值小于车辆水平匀速行驶情况下第一电流检测模块测量的电流平均值时，控制各绝缘栅双极型晶体管的通断以及可调电阻阻值的大小，使电池提供输出的同时给电容充电，其中，所述第二功率大于车辆水平匀速行驶时的所述第一功率。优选地，所述通过所述主控制模块从can总线获取车辆行驶数据，基于所述车辆行驶数据判断车辆的行驶状态及行驶意图，包括：所述主控制模块根据can总线输入的车辆行驶速度、加速踏板开度、加速踏板开度变化率以及车辆俯仰角度，预判车辆实时行驶状态及行驶意图。优选地，在速度变化率小于第一预设值及加速踏板开度变化率小于第二预设值，且俯仰角为零时，预判车辆水平匀速行驶；在车辆速度小于第三预设值且加速踏板开度变化率大于第四预设值时，预判车辆行驶意图为加速行驶；在车辆俯仰角度大于第五预设值时，预判车辆将处于上坡状态。优选地，所述主控制模块控制各绝缘栅双极型晶体管的通断及可调电阻阻值的大小，使电池提供输出的同时给电容充电，包括：所述主控制模块控制第一绝缘栅双极型晶体管导通，第二绝缘栅双极型晶体管关断，第三绝缘栅双极型晶体管导通，使电池提供输出的同时给电容充电，且根据第一电流检测模块测定电流的变化状态调整可调电阻的阻值大小，以稳定电流。优选地，所述主控制模块控制各绝缘栅双极型晶体管的通断，使电容放电提供较大冲击电流，包括：所述主控制模块控制第一绝缘栅双极型晶体管关断，第二绝缘栅双极型晶体管导通，第三绝缘栅双极型晶体管关断，使电容放电，同时增大可调电阻的阻值大小，以获得较大冲击电流。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：can总线作为一种多主总线，具有传输数据多，速度快的特点，本装置控制方法中采用can总线进行数据传输，并且结合车辆驾驶意图识别，相较现有控制方法，主动控制所需响应时间更短，且无需添加额外传感器。此外，结合can传输信号中陀螺仪测得的车辆俯仰角度，在车辆驾驶意图识别的基础上增加了道路状态监测，实现了人(驾驶意图)-车(运行状态)-路(工况)互联，进而更准确快速的判断和预测车辆的行驶情况。因为电池的寿命对于放电倍率的敏感性较高，更快速的对混合电源装置进行控制对延长电池寿命更有利，例如：电动汽车中常用的磷酸铁锂电池，以标准放电倍率1/3C为例，当其他条件不变，放电倍率为2C时，循环放电200次后，容量衰减率为0.5％，使用本专利技术，将有效缓解电池放电倍率过大的问题，可使电池的寿命提高20％及以上。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种系统结构原理框图；图2是本专利技术实施例提供的一种控制方法流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。在本专利技术实例中，“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别不同的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。本专利技术公开了一种与车辆行驶状况和驾驶意图结合的耐冲击电流混合电源装置，准确的说是一种基于can总线数据控制相应电气结构来改善冲击电流对电动汽车电池损耗的耐冲击电流混合电源，本专利技术使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAN总线的耐冲击电流混合电源装置，其特征在于，包括：电池模块、冲击电容模块及主控制模块；/n其中，所述电池模块包括电池、第一绝缘栅双极型晶体管和第一电流检测模块；所述冲击电容模块包括第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、整流二极管、电容、可调电阻和第二电流检测模块；所述主控制模块包括：MCU微控制器；/n所述电池的正极端与所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极端连接，所述电池的负极端与所述可调电阻的第一固定端连接；所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极端与所述第一电流检测模块的第一端连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的栅极端与所述MCU微控制器的第一输出端连接；所述第一电流检测模块的第二端与所述MCU微控制器的第一输入端连接，所述第一电流检测模块的第三端与所述第二电流检测模块的第一端及所述第三绝缘栅双极型晶体管的集电极端连接；所述第三绝缘栅双极型晶体管的栅极端与所述MCU微控制器的第二输出端连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极端与所述电容的第一端及所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极端连接；所述第二电流检测模块的第二端与所述MCU微控制器的第二输入端连接，所述第二电流检测模块的第三端与所述整流二极管的负极端连接；所述整流二极管的正极端与所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极端连接；所述第二绝缘栅双极型晶体管的栅极端与所述MCU微控制器的第三输出端连接；所述电容的第二端与所述可调电阻的第二固定端连接，所述可调电阻的滑动端与所述MCU微控制器的第四输出端连接；所述MCU微控制器的第三输入端与can总线数据输入端连接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线的耐冲击电流混合电源装置，其特征在于，包括：电池模块、冲击电容模块及主控制模块；
其中，所述电池模块包括电池、第一绝缘栅双极型晶体管和第一电流检测模块；所述冲击电容模块包括第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、整流二极管、电容、可调电阻和第二电流检测模块；所述主控制模块包括：MCU微控制器；
所述电池的正极端与所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极端连接，所述电池的负极端与所述可调电阻的第一固定端连接；所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极端与所述第一电流检测模块的第一端连接，所述第一绝缘栅双极型晶体管的栅极端与所述MCU微控制器的第一输出端连接；所述第一电流检测模块的第二端与所述MCU微控制器的第一输入端连接，所述第一电流检测模块的第三端与所述第二电流检测模块的第一端及所述第三绝缘栅双极型晶体管的集电极端连接；所述第三绝缘栅双极型晶体管的栅极端与所述MCU微控制器的第二输出端连接，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极端与所述电容的第一端及所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极端连接；所述第二电流检测模块的第二端与所述MCU微控制器的第二输入端连接，所述第二电流检测模块的第三端与所述整流二极管的负极端连接；所述整流二极管的正极端与所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极端连接；所述第二绝缘栅双极型晶体管的栅极端与所述MCU微控制器的第三输出端连接；所述电容的第二端与所述可调电阻的第二固定端连接，所述可调电阻的滑动端与所述MCU微控制器的第四输出端连接；所述MCU微控制器的第三输入端与can总线数据输入端连接。


2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二绝缘栅双极型晶体管与所述第三绝缘栅双极型晶体管的导通电流方向不同。


3.一种基于权利要求1或2所述的CAN总线的耐冲击电流混合电源装置的控制方法，其特征在于，包括：
通过所述主控制模块从can总线获取车辆行驶数据，基于所述车辆行驶数据判断车辆的行驶状态及行驶意图；
若车辆处于输出第一功率的情况下，则所述主控制模块控制各绝缘栅双极型晶体管的通断及...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭罡风，杨菁珉，王昊宇，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42