一種用于具有再生制動的車輛的啟?？刂葡到y(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于具有再生制動的車輛的啟停控制系統(tǒng)，包括啟動單元、與所述啟動單元連接的第一蓄電池、DCDC變換器及控制所述DCDC變換器狀態(tài)的控制單元，還包括一儲能設備及控制模塊；所述儲能設備包含電容或第二蓄電池；當所述啟?？刂葡到y(tǒng)處于再生制動時，所述控制模塊控制所述儲能設備與所述DCDC變換器連接，制動能量通過DCDC變換器存儲至所述電容中；當所述啟停控制系統(tǒng)處于啟動狀態(tài)時，所述控制模塊控制所述儲能設備與所述起動單元連接，所述儲能設備供電至所述啟動單元。采用上述技術方案后，可簡化現(xiàn)有復雜的啟停系統(tǒng)結構，同時可減少蓄電池的充放電次數(shù)，延長其本身的壽命。
【專利說明】
一種用于具有再生制動的車輛的啟停控制系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及車輛控制領域，尤其涉及一種用于具有再生制動的車輛的啟?？刂葡到y(tǒng)。
【背景技術】
[0002]車輛能源優(yōu)化與節(jié)省已成為目前重要的研究和發(fā)展方向，對此，提出了一套再生制動系統(tǒng)的概念。再生制動是在汽車剎車時，通過發(fā)電機將剎車能量轉化為電能儲存在能量存儲設備中。但由于再生制動中啟停系統(tǒng)需要利用蓄電池頻繁啟動發(fā)動機，會造成整車電源網(wǎng)絡的電壓跌落。電壓跌落會引起整車電子設備工作的不穩(wěn)定或者重啟。通常的解決方案是在整車上引入額外的儲能設備或者加入新的設備:穩(wěn)壓器。但穩(wěn)壓器的加入會導致啟停系統(tǒng)結構復雜，額外增加了成本。
[0003]而甚至在現(xiàn)有的啟停系統(tǒng)中，參閱圖1，在再生制動和啟停過程中，鉛酸蓄電池被動的頻繁進行充電和放電。過多的充放電，降低了能量利用的效率，同時也降低了鉛酸蓄電池的壽命。
[0004]因此，需要一種新型的啟?？刂葡到y(tǒng)，不僅可簡化現(xiàn)有復雜的系統(tǒng)結構，同時可減少蓄電池的充放電次數(shù)，延長其本身的壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述技術缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于具有再生制動的車輛的啟?？刂葡到y(tǒng)，能夠避免在整車網(wǎng)絡上的電壓跌落，從而去除了穩(wěn)壓器的使用。
[0006]本發(fā)明公開了一種用于具有再生制動的車輛的啟停控制系統(tǒng)，包括啟動單元、與所述啟動單元連接的第一蓄電池、DCDC變換器及控制所述DCDC變換器狀態(tài)的控制單元，還包括一儲能設備及控制模塊；所述儲能設備包含電容或第二蓄電池；當所述啟停控制系統(tǒng)處于再生制動時，所述控制模塊控制所述儲能設備與所述DCDC變換器連接，制動能量通過DCDC變換器存儲至所述儲能設備中；當所述啟?？刂葡到y(tǒng)處于啟動狀態(tài)時，所述控制模塊控制所述儲能設備與所述起動單元連接，所述儲能設備供電至所述啟動單元。
[0007]優(yōu)選地，所述控制模塊包括第一開關NI和第二開關N2 ;所述第一開關NI連接于所述啟動單元與所述第一蓄電池間；所述第二開關N2的一端與所述啟動單元連接，另一端與所述DCDC變換器及所述儲能設備連接。
[0008]優(yōu)選地，所述D⑶C變換器為雙向D⑶C變換器，可對與其連接的儲能設備充放電。
[0009]優(yōu)選地，所述啟停控制系統(tǒng)還包括一與所述儲能設備連接的儲能設備管理單元及與所述第一蓄電池連接的第一蓄電池管理單元；所述儲能設備管理單元監(jiān)控所述儲能設備的容量、溫度，并將監(jiān)控所得的儲能設備信息傳輸至所述控制單元；所述第一蓄電池管理單元監(jiān)控所述第一蓄電池的容量和流經(jīng)所述第一蓄電池的電流，并將監(jiān)控所得的第一蓄電池信息傳輸至所述控制單元。
[0010]優(yōu)選地，所述控制單元控制所述啟動單元勵磁電流的大小，調節(jié)所述啟動單元的發(fā)電量及輸出電壓。
[0011]優(yōu)選地，所述啟動單元為啟動/發(fā)電一體機或者分離的啟動機和發(fā)電機。
[0012]本發(fā)明還公開了另一種用于具有再生制動的車輛的啟停控制系統(tǒng)，包括啟動單元、與所述啟動單元連接的第一蓄電池、DCDC變換器及控制所述DCDC變換器狀態(tài)的控制單元，還包括一儲能設備及與所述儲能設備連接的儲能設備管理單元及與所述第一蓄電池連接的第一蓄電池管理單元；所述儲能設備管理單元監(jiān)控所述儲能設備的容量、溫度，并將監(jiān)控所得的儲能設備信息傳輸至所述控制單元；所述第一蓄電池管理單元監(jiān)控所述第一蓄電池的容量和流經(jīng)所述第一蓄電池的電流，并將監(jiān)控所得的第一蓄電池信息傳輸至所述控制單元。
[0013]優(yōu)選地，所述車輛行駛時，所述控制單元根據(jù)第一蓄電池管理單元提供的電流信息控制所述啟動單元的輸出電壓，以減少所述第一蓄電池的充放電。
[0014]優(yōu)選地，所述車輛再生制動時，僅當所述DCDC變換器達到最大功率時，所述控制單元提高所述啟動單元的輸出電壓，以讓啟動單元同時對所述第一蓄電池充電。
[0015]優(yōu)選地，當所述啟?？刂葡到y(tǒng)處于非啟動狀態(tài)下時，所述控制單元控制所述DCDC變換器向整車網(wǎng)絡輸送能量，減少對所述第一蓄電池的充放電。
[0016]采用了上述技術方案后，與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果:
[0017]1.整車網(wǎng)絡電壓跌落的情況不再出現(xiàn)，啟停系統(tǒng)不再需要穩(wěn)壓器來穩(wěn)定電壓；
[0018]2.減少整車系統(tǒng)對蓄電池的充放電，提高能量利用效率，延長電池的壽命，同時，讓蓄電池參與回收再生制動時產(chǎn)生的能量，提高了回收效率。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術中再生制動系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖；
[0020]圖2為符合本發(fā)明一優(yōu)選實施例的啟?？刂葡到y(tǒng)的系統(tǒng)架構示意圖；
[0021]圖3為符合本發(fā)明一優(yōu)選實施例的啟?？刂葡到y(tǒng)再生制動狀態(tài)下能量轉換示意圖；
[0022]圖4為符合本發(fā)明一優(yōu)選實施例的啟?？刂葡到y(tǒng)啟動狀態(tài)下能量轉換示意圖；
[0023]圖5為符合本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的啟?？刂葡到y(tǒng)的系統(tǒng)架構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]以下結合附圖與具體實施例進一步闡述本發(fā)明的優(yōu)點。
[0025]參閱圖2，該優(yōu)選實施例中，啟?？刂葡到y(tǒng)應用于具有再生制動的車輛中，其包括有:向發(fā)動機發(fā)送電能的啟動單元、與啟動單元兩端直接連接的第一蓄電池、連接于啟動單元和第一蓄電池間的DCDC變換器，以及與DCDC變換器連接，并控制其狀態(tài)的控制單元。其中，DCDC變換器與整車網(wǎng)絡連接，并在再生制動前后將整車網(wǎng)絡的能量轉移。為了避免啟動單元在啟動時在整車網(wǎng)絡電源上的電壓跌落，除第一蓄電池外，啟?？刂葡到y(tǒng)還包括有一儲能設備，及控制模塊，儲能設備包括有電容或另一蓄電池，即第二蓄電池，或者也可包括鋰電池，利用電容和蓄電池或鋰電池的特性，在啟?？刂葡到y(tǒng)處于再生制動下時，控制模塊切換并控制儲能設備與DCDC變換器連接，從而在制動時，制動能量先由啟動單元輸送到整車網(wǎng)絡中，隨之，整車網(wǎng)絡的能量輸送至DCDC變換器，并通過DCDC變換器將制動的能量存儲到儲能設備的電容中。而當啟?？刂葡到y(tǒng)處于啟動狀態(tài)時，控制模塊控制并切換儲能設備與啟動單元直接連接，由儲能設備向啟動單元供電-。由于儲能設備的自放電特性，在冷啟動的狀態(tài)下，系統(tǒng)仍然由第一蓄電池提供啟動能量。
[0026]在具有了儲能設備作為第二儲能機構后，減少了第一蓄電池的充放電次數(shù)，第一蓄電池本身的壽命則相應延長。同時，每一次的充放電均保證了由儲能設備內(nèi)執(zhí)行，在面對很大的啟動電流時，儲能設備可減緩大電流對整車網(wǎng)絡的沖擊，也就起到了避免整車電源網(wǎng)絡的跌落問題。
[0027]—實施例中，控制模塊包括第一開關NI和第二開關N2，其中第一開關NI連接在啟動單元與第一蓄電池間，且連接在啟動單元與DCDC變換器間；而第二開關N2的一端與啟動單元連接，另一端與DCDC變換器及儲能設備同時連接。具有上述連接方式后，參閱圖3及圖4，當啟停系統(tǒng)處于再生制動狀態(tài)下時，控制開關NI閉合，并保持開關N2打開狀態(tài)，此時，啟動單元通過閉合的開關NI與DCDC變換器連接，從而啟動單元產(chǎn)生的制動能量傳輸至D⑶C變換器內(nèi)，并進一步地，通過D⑶C變換器傳輸至儲能設備。當啟停系統(tǒng)處于啟動狀態(tài)下時，控制開關N2閉合，并保持開關NI處于打開狀態(tài)，此時，啟動單元與儲能設備連接，儲能設備將存儲的電能釋放至啟動單元處。
[0028]當儲能設備存儲的能量較多時，可通過D⑶C變換器補償回至整車網(wǎng)絡，即D⑶C變換器為雙向DCDC變換器，儲能設備放電時，放出的電能將通過雙向DCDC變換器傳輸至整車網(wǎng)絡。同樣可以理解的是，當儲能設備存儲的能量不足以啟動車輛時，DCDC變換器將從整車網(wǎng)絡傳輸缺少的電量至儲能設備上，以確保根據(jù)儲能設備發(fā)出的電量可安全啟動車輛。
[0029]同樣地，上述補償?shù)倪^程也可通過與啟動單元連接的蓄電池完成，例如由于自身放電特性等原因，在第一次啟動啟動單元時，儲能設備不具有足夠的能量，此時，為了確保正常啟動，啟停系統(tǒng)控制開關NI閉合及開關N2打開，使得蓄電池的能量傳輸至儲能設備。
[0030]參閱圖5，在本發(fā)明的另一可選的實施例中，啟?？刂葡到y(tǒng)同樣包括有啟動單元、與啟動單元連接的第一蓄電池、D⑶C變換器及控制D⑶C變換器狀態(tài)的控制單元，也同樣包括儲能設備，但在該實施例中，還包括有與儲能設備連接的儲能設備管理單元及與第一蓄電池連接的第一蓄電池管理單元；儲能設備管理單元與控制單元通信連接，并監(jiān)控儲能設備的容量、溫度，隨后將監(jiān)控所得的儲能設備信息傳輸至所述控制單元；第一蓄電池管理單元與控制單元也通信連接，其監(jiān)控第一蓄電池的容量和流經(jīng)第一蓄電池的電流，并將監(jiān)控所得的第一蓄電池信息傳輸至控制單元?？刂茊卧诮邮盏缴鲜鲇嘘P于儲能設備的容量、溫度等信息及第一蓄電池的容量、溫度、電流等信息后，其可控制DCDC變換器及啟動單元的工作狀態(tài)如從何單元傳輸或接受電能。
[0031]如在車輛正常行駛時，啟動單元發(fā)電供整車負載使用，第一蓄電池作為負載在整車網(wǎng)絡上，第一蓄電池控制系統(tǒng)將發(fā)送第一蓄電池的電池容量信息和電流信息至控制單元，控制單元在接收到信息后，控制啟動單元的輸出電壓，從而減少對第一蓄電池的充放電的次數(shù)。
[0032]再例如在再生制動過程中，控制單元提高啟動單元的勵磁電流，讓啟動單元將制動能量轉化為電能，并輸入到整車電網(wǎng)絡上?？刂茊卧瑫r控制DCDC變換器將整車電網(wǎng)上的電能儲存到儲能設備中。若需要存儲的制動能量很多而且DCDC變換器已經(jīng)達到最大功率時(該信息由儲能設備管理系統(tǒng)提供)，控制單元可控制啟動單元提高其自身的輸出電壓，從而改由對第一蓄電池和儲能設備同時存儲能量。
[0033]又一實施例中，在再生制動后，儲能設備需要在正常行駛過程中或者啟停系統(tǒng)從停止狀態(tài)到啟動狀態(tài)的過程中釋放儲存的能量?？刂茊卧刂艱CDC變換器以一定的功率向整車網(wǎng)絡輸送能量，同時減少啟動單元發(fā)出的電量。在整個過程中，控制單元通過第一蓄電池管理單元監(jiān)控第一蓄電池的電流，減少對第一蓄電池的充放電。在此過程中，如果第一蓄電池容量過低，可以對第一蓄電池進行充電。
[0034]同樣可以理解的是，上述任一具有儲能設備管理單元及第一蓄電池管理單元的實施例均可應用至具有控制模塊的啟?？刂葡到y(tǒng)中，使得對第一蓄電池和儲能設備的管理和控制更加全面。具體地，控制單元控制啟動單元勵磁電流的大小，便可調節(jié)啟動單元的發(fā)電量及輸出電壓，從而控制第一蓄電池和儲能設備的充放電的情況。
[0035]上述任一實施例中，啟動單元為啟動/發(fā)電一體機或者分離的啟動機和發(fā)電機，將第一蓄電池的電能轉化為機械能，驅動發(fā)動機飛輪旋轉實現(xiàn)發(fā)動機的啟動。
[0036]應當注意的是，本發(fā)明的實施例有較佳的實施性，且并非對本發(fā)明作任何形式的限制，任何熟悉該領域的技術人員可能利用上述揭示的技術內(nèi)容變更或修飾為等同的有效實施例，但凡未脫離本發(fā)明技術方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何修改或等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種用于具有再生制動的車輛的啟停控制系統(tǒng)，包括啟動單元、與所述啟動單元連接的第一蓄電池、DCDC變換器及控制所述DCDC變換器狀態(tài)的控制單元，其特征在于， 還包括一儲能設備及控制模塊； 所述儲能設備包含電容或第二蓄電池； 當所述啟?？刂葡到y(tǒng)處于再生制動時，所述控制模塊控制所述儲能設備與所述DCDC變換器連接，制動能量通過DCDC變換器存儲至所述儲能設備中； 當所述啟?？刂葡到y(tǒng)處于啟動狀態(tài)時，所述控制模塊控制所述儲能設備與所述啟動單元連接，所述儲能設備供電至所述啟動單元。2.如權利要求1所述的啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于， 所述控制模塊包括第一開關NI和第二開關N2 ; 所述第一開關NI連接于所述啟動單元與所述第一蓄電池間； 所述第二開關N2的一端與所述啟動單元連接，另一端與所述DCDC變換器及所述儲能設備連接。3.如權利要求1所述的啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于， 所述DCDC變換器為雙向DCDC變換器，可對與其連接的儲能設備充放電。4.如權利要求1所述的啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于， 所述啟?？刂葡到y(tǒng)還包括一與所述儲能設備連接的儲能設備管理單元及與所述第一蓄電池連接的第一蓄電池管理單元； 所述儲能設備管理單元監(jiān)控所述儲能設備的容量、溫度，并將監(jiān)控所得的儲能設備信息傳輸至所述控制單元； 所述第一蓄電池管理單元監(jiān)控所述第一蓄電池的容量和流經(jīng)所述第一蓄電池的電流，并將監(jiān)控所得的第一蓄電池信息傳輸至所述控制單元。5.如權利要求4所述的啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于， 所述控制單元控制所述啟動單元勵磁電流的大小，調節(jié)所述啟動單元的發(fā)電量及輸出電壓。6.如權利要求1-5所述的啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于， 所述啟動單元為啟動/發(fā)電一體機或者分離的啟動機和發(fā)電機。7.—種用于具有再生制動的車輛的啟?？刂葡到y(tǒng)，包括啟動單元、與所述啟動單元連接的第一蓄電池、DCDC變換器及控制所述DCDC變換器狀態(tài)的控制單元，其特征在于， 還包括一儲能設備及與所述儲能設備連接的儲能設備管理單元及與所述第一蓄電池連接的第一蓄電池管理單元； 所述儲能設備管理單元監(jiān)控所述儲能設備的容量、溫度，并將監(jiān)控所得的儲能設備信息傳輸至所述控制單元； 所述第一蓄電池管理單元監(jiān)控所述第一蓄電池的容量和流經(jīng)所述第一蓄電池的電流，并將監(jiān)控所得的第一蓄電池信息傳輸至所述控制單元。8.如權利要求7所述的啟停控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述車輛行駛時，所述控制單元根據(jù)第一蓄電池管理單元提供的電流信息控制所述啟動單元的輸出電壓，以減少所述第一蓄電池的充放電。9.如權利要求7所述的啟?？刂葡到y(tǒng)，其特征在于， 所述車輛再生制動時，僅當所述DCDC變換器達到最大功率時，所述控制單元提高所述啟動單元的輸出電壓，以讓啟動單元同時對所述第一蓄電池充電。10.如權利要求7所述的啟停控制系統(tǒng)，其特征在于， 當所述啟?？刂葡到y(tǒng)處于非啟動狀態(tài)下時，所述控制單元控制所述DCDC變換器向整車網(wǎng)絡輸送能量，減少對所述第一蓄電池的充放電。
【文檔編號】B60L7/10GK105984347SQ201510055450
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月3日
【發(fā)明人】吉峰, 陳攀, 張軍濤
【申請人】上海海拉電子有限公司