帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法與流程
2024-03-08 21:22:15
本發明屬於電動汽車複合儲能及能量分配技術領域。
背景技術：
隨著我國對電動汽車的推行，電動汽車逐漸普及。但是，同傳統汽車相比較，電動汽車仍然存在加速性能差，續駛裡程短並且電池的容量衰減的問題。
技術實現要素：
本發明是為了解決現有電動汽車存在續駛裡程短、加速性能差和電池使用壽命短的問題，提出了一種帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法。
本發明所述的帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法，該方法基於帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配系統實現，帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配裝置包括彈性儲能器1、雙向dc/dc轉換器2、磷酸鐵鋰電池組3、逆變器4、驅動電機5和整車控制器6；
彈性儲能器1的直流輸入輸出端連接雙向dc/dc轉換器2的一個輸入輸出端，雙向dc/dc轉換器2的另一個電流輸入輸出端同時連接磷酸鐵鋰電池組3的充放電信號端和逆變器4的直流電流輸入輸出端；
逆變器4的交流輸入輸出端連接驅動電機5的電源端，驅動電機5驅動電動汽車的齒輪進行轉動；
整車控制器6的雙向dc/dc轉換控制信號輸出端連接雙向dc/dc轉換器2的控制信號輸入端，整車控制器6的電池組剩餘電量信號輸入端連接雙向dc/dc轉換器2的電池組剩餘電量信號輸出端；
整車控制器6的儲能器控制信號輸出端連接彈性儲能器1的開關控制信號輸入端，整車控制器6的儲能狀態信號輸入端連接彈性儲能器1的儲能狀態輸出端；
整車控制器6的逆變器轉換控制信號輸出端連接逆變器4的轉換控制信號輸入端；
該方法的具體步驟為：
步驟一、採用車載傳感器採集電動汽車的車速、油門踏板的開度和制動踏板的開度，採用雙向dc/dc轉換器2採集磷酸鐵鋰電池組3的剩餘電量，採用拉力傳感器採集彈性儲能器1的渦簧的拉力；
步驟二、整車控制器6判斷油門踏板開度是否大於0，若是，則整車控制器6根據電動汽車的車速和油門踏板的開度計算電動汽車的需求功率p，執行步驟三；否則執行步驟六；
步驟三、整車控制器6判斷電動汽車的需求功率p是否大於磷酸鐵鋰電池組3的最大輸出功率pl的a％，若是，則整車控制器6控制雙向dc/dc轉換器2和控制逆變器4同時開啟，使磷酸鐵鋰電池組3的輸出為其最大輸出功率pl的a％，及彈性儲能器1輸出功率為p-pl*a％，返回執行步驟一，否則，執行步驟四；
步驟四、整車控制器6判斷拉力傳感器檢測的彈性儲能器1的渦簧的拉力f1是否小於渦簧拉力最大值fm的b％，若是，執行步驟五；否則，整車控制器6控制雙向dc/dc轉換器2關閉，同時控制逆變器4開啟，使磷酸鐵鋰電池組3單獨為電動汽車提供需求功率p，返回執行步驟一；
步驟五、整車控制器6控制雙向dc/dc轉換器2和控制逆變器4同時開啟，使磷酸鐵鋰電池組3輸出功率為p*(1+c％)，磷酸鐵鋰電池組3為電動汽車提供需求功率p的同時向彈性儲能器1補充能量，使彈性儲能器1的渦簧的拉力達到自身拉力最大值的b％，返回執行步驟一；
步驟六、整車控制器6判斷電動汽車的制動踏板的開度是否大於0，若是，則執行步驟七，否則，返回執行步驟一；
步驟七、整車控制器6判斷拉力傳感器檢測的彈性儲能器1的渦簧的拉力f1是否大於渦簧拉力最大值fm的b％，若是，則保持彈性儲能器1的離合器分離，通過直流電機消耗制動回收的能量，返回步驟一；否則，控制離合器吸合，對彈性儲能器1進行能量補充，使彈性儲能器1的的渦簧的拉力達到最大值，返回步驟一。
進一步地，彈性儲能器1包括制動機構11、渦簧機構12、離合器13和直流電機14；
渦簧機構12與制動機構11均套設在一根傳動軸上，所述傳動軸與直流電機14的輸出軸同軸連接，直流電機14的電源端連接雙向dc/dc轉換器2的一個電流信號輸入輸出端；直流電機14的輸出軸與所述傳動軸之間設有離合器13。
進一步地，制動機構11包括殼體、彈簧111、金屬棒112、電磁鐵113、棘爪114和棘輪115；
彈簧111的一端固定在殼體的側壁上，彈簧111的另一端與金屬棒112一端固定連接，金屬棒112設置在電磁鐵113與棘爪114之間，且電磁鐵113與金屬棒112之間設有空隙，且金屬棒112位於電磁鐵的磁場內，棘爪114的前端卡設子棘輪115的齒內，棘爪114的後端與殼體的側壁活動連接。
本發明帶來的有益效果是，通過制定能量管理方法使電動汽車可以在不同的行駛工況下正常行駛，電源的能量得到合理的分配，提高了電動汽車的加速性，並延長電動汽車動力電池的使用壽命，增加了電動汽車的續駛裡程。
附圖說明
圖1為本實發明所述的基於帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配系統結原理框圖；
圖2為具體實施方式二所述的彈性儲能器的結構示意圖；
圖3為具體實施方式三所述的制動機構的結構示意圖；
圖4為本發明所述方法流程圖。
具體實施方式
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
具體實施方式一、結合圖1和圖4說明本實施方式，本實施方式所述的帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法，該方法基於帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配系統實現，帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配裝置包括彈性儲能器1、雙向dc/dc轉換器2、磷酸鐵鋰電池組3、逆變器4、驅動電機5和整車控制器6；
彈性儲能器1的直流輸入輸出端連接雙向dc/dc轉換器2的一個輸入輸出端，雙向dc/dc轉換器2的另一個電流輸入輸出端同時連接磷酸鐵鋰電池組3的充放電信號端和逆變器4的直流電流輸入輸出端；
逆變器4的交流輸入輸出端連接驅動電機5的電源端，驅動電機5驅動電動汽車的齒輪進行轉動；
整車控制器6的雙向dc/dc轉換控制信號輸出端連接雙向dc/dc轉換器2的控制信號輸入端，整車控制器6的電池組剩餘電量信號輸入端連接雙向dc/dc轉換器2的電池組剩餘電量信號輸出端；
整車控制器6的儲能器控制信號輸出端連接彈性儲能器1的開關控制信號輸入端，整車控制器6的儲能狀態信號輸入端連接彈性儲能器1的儲能狀態輸出端；
整車控制器6的逆變器轉換控制信號輸出端連接逆變器4的轉換控制信號輸入端；
該方法的具體步驟為：
步驟一、採用車載傳感器採集電動汽車的車速、油門踏板的開度和制動踏板的開度，採用雙向dc/dc轉換器2採集磷酸鐵鋰電池組3的剩餘電量，採用拉力傳感器採集彈性儲能器1的渦簧的拉力；
步驟二、整車控制器6判斷油門踏板開度是否大於0，若是，則整車控制器6根據電動汽車的車速和油門踏板的開度計算電動汽車的需求功率p，執行步驟三；否則執行步驟六；
步驟三、整車控制器6判斷電動汽車的需求功率p是否大於磷酸鐵鋰電池組3的最大輸出功率pl的a％，若是，則整車控制器6控制雙向dc/dc轉換器2和控制逆變器4同時開啟，使磷酸鐵鋰電池組3的輸出為其最大輸出功率pl的a％，及彈性儲能器1輸出功率為p-pl*a％，返回執行步驟一，否則，執行步驟四；
步驟四、整車控制器6判斷拉力傳感器檢測的彈性儲能器1的渦簧的拉力f1是否小於渦簧拉力最大值fm的b％，若是，執行步驟五；否則，整車控制器6控制雙向dc/dc轉換器2關閉，同時控制逆變器4開啟，使磷酸鐵鋰電池組3單獨為電動汽車提供需求功率p，返回執行步驟一；
步驟五、整車控制器6控制雙向dc/dc轉換器2和控制逆變器4同時開啟，使磷酸鐵鋰電池組3輸出功率為p*(1+c％)，磷酸鐵鋰電池組3為電動汽車提供需求功率p的同時向彈性儲能器1補充能量，使彈性儲能器1的渦簧的拉力達到自身拉力最大值的b％，返回步驟一；
步驟六、整車控制器6判斷電動汽車的制動踏板的開度是否大於0，若是，則執行步驟七，否則，返回執行步驟一；
步驟七、整車控制器6判斷拉力傳感器檢測的彈性儲能器1的渦簧的拉力f1是否大於渦簧拉力最大值fm的b％，若是，則保持彈性儲能器1的離合器分離，通過直流電機消耗制動回收的能量，返回步驟一；否則，控制離合器吸合，對彈性儲能器1進行能量補充，使彈性儲能器1的的渦簧的拉力達到最大值，返回步驟一。
具體實施方式二、結合圖2說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法的進一步說明，彈性儲能器1包括制動機構11、渦簧機構12離合器13和直流電機14；
渦簧機構12與制動機構11均套設在一根傳動軸上，所述傳動軸與直流電機14的輸出軸同軸連接，直流電機14的電源端連接雙向dc/dc轉換器2的一個電流信號輸入輸出端；直流電機14的輸出軸與所述傳動軸之間設有離合器13。
具體實施方式三、結合圖3說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法的進一步說明，制動機構11包括殼體、彈簧111、金屬棒112、電磁鐵113、棘爪114和棘輪115；
彈簧111的一端固定在殼體的側壁上，彈簧111的另一端與金屬棒112一端固定連接，金屬棒112設置在電磁鐵113與棘爪114之間，且電磁鐵113與金屬棒112之間設有空隙，且金屬棒112位於電磁鐵的磁場內，棘爪114的前端卡設子棘輪115的齒內，棘爪114的後端與殼體的側壁活動連接。
具體實施方式四、本實施方式是對具體實施方式一所述的帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法的進一步說明，步驟三中的a的取值為80。
具體實施方式五、本實施方式是對具體實施方式一所述的帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法的進一步說明，步驟四和步驟七中的b的取值均為90。
具體實施方式六、本實施方式是對具體實施方式一所述的帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法的進一步說明，步驟五中的c的取值為25。
採用本發明能夠合理的進行電動汽車功率分配，提高電動汽車的加速性能，延長電池的使用壽命，增加電動汽車的續駛裡程。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個元件內部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。