一種直流配電方式下的車載柴油發電系統及其能量管理方法
【專利摘要】本發明公開了一種直流配電方式下的車載柴油發電系統及其能量管理方法。包括柴油發電機、柴油發電機控制器、交流配電設備、AC/DC整流器、DC/DC變化器、直流配電設備、主控制單元和蓄電池組。根據當前用的載荷情況，通過能量管理方法實施合理的載荷調控措施，在提高柴油發電機燃油利用效率的同時，在蓄電池組充電的高效區間將電能儲存在蓄電池組中，并在蓄電池組放電的高效區間，關閉柴油發電機，利用蓄電池組為負載供電。在蓄電池組高效發電區間結束時，又轉換到柴油發電機供電模式，繼而配電控制系統又執行載荷調控措施。本發明能夠提高車載柴油發電機系統的燃油利用效率，延長車載柴油發電系統的供電時間。
【專利說明】一種直流配電方式下的車載柴油發電系統及其能量管理方法

【技術領域】
[0001]本發明屬于供配電技術及其電能管理領域，尤其涉及能夠提高燃油利用率的，一種直流配電方式下的車載柴油發電系統及其能量管理方法。

【背景技術】
[0002]對于傳統的車載柴油發電機電源，當在不能隨時供應柴油的野外工作時，由于受柴油機容量、柴油發電機特性等的限制，由于每升的燃油所能產生的功率在一定范圍內與負載功率呈線性關系，負載功率越低油機所發出的有用的功率越少，且柴油機轉速一定時在某個特定輸出功率下單位時間的燃油消耗率最低，因此對柴油發電機的控制系統要求比較嚴格，控制不當將造成資源浪費，而影響供電時間。另外，如果柴油發電機出現故障，將中斷對用電器的供電，造成信息丟失甚至更嚴重的工作損失。
[0003]為了改善車載柴油機發電系統的控制系統，延長其持續供電時間，提供不間斷供電相關學者已經進行了深入研究。例如文獻“車載電源智能管理系統研究”，南京航空航天大學，2009學文論文，對如何使車載設備的安全可靠運行進行了分析研究，提出用專用蓄電池組應急供電方案；文獻“車載電源管理系統設計”，電工技術學報，2009，24 (5)。設計了一種適用于分布式汽車電氣控制系統的車載電源管理系統。根據車載電源管理的需要，以分布式控制的設計思想設計了智能繼電器，實現了對電源通道的控制。針對電源通道過電流保護的要求，采用了選擇性過載保護、瞬動保護和后備保險絲三種保護方法，達到了對多種過電流情況的保護功能。此外還有諸如基于混合動力方案實現整車能量管理優化，但它們與本專利所提出的具獨立車載電站的采用直流配電的能量管理方法的設計思路均不相同，且都沒有涉及到本專利所述的通過蓄電池組調載來調整柴油發電機運行工作點，從而提高燃油利用率達到延長整個供電系統的持續供電時間的策略。


【發明內容】

[0004]本發明的目的是提供具有高燃油利用效率的，一種直流配電方式下的車載柴油發電系統，本發明的目的還包括提供能夠延長車載柴油發電系統供電時間的，一種直流配電方式下的車載柴油發電系統的能量管理方法。
[0005]一種直流配電方式下的車載柴油發電系統，包括柴油發電機、柴油發電機控制器、交流配電設備、AC/DC整流器、DC/DC變換器、直流配電設備、主控制單元和蓄電池組，
[0006]柴油發電機根據接收的柴油發電機控制器發出的啟動指令，發出交流電Uacl經交流配電設備后，傳送至AC/DC整流器轉換為直流電Udel，再經DC/DC變換器降壓后變為低壓直流電Utk2，低壓直流電Utk2被送至直流配電設備，直流配電設備給車載直流負載和蓄電池配電，
[0007]主控制單元采集蓄電池組的端電壓和充放電電流，接收交流配電設備采集到的交流電壓和交流電流，接收直流配電設備采集到的直流電壓和直流電流，控制柴油發電機控制器給柴油發電機發送啟動或關閉指令，向交流配電設備和直流配電設備發送啟動或關閉指令，將采集和接收到的信息傳送給人機交互界面進行顯示。
[0008]一種直流配電方式下的車載柴油發電系統的能量管理方法，包括以下幾個步驟:
[0009]步驟一:上電初始化，將蓄電池組的工作狀態設置為放電狀態；
[0010]步驟二:檢測蓄電池組的剩余容量S0C，
[0011]a:當蓄電池組的工作狀態為放電狀態，并且蓄電池組的剩余容量SOC與放電下限容量SOCmin的差值大于預置的下門限參數時，蓄電池組給車載直流負載供電，關閉柴油發電機和DC/DC變化器；
[0012]b:當蓄電池組的工作狀態為放電狀態，并且蓄電池組的剩余容量SOC與放電下限容量SOCmin的差值小于預置的下門限參數時，柴油發電機發電，通過DC/DC變化器給直流負載供電，并為蓄電池組充電，蓄電池組的工作狀態變為充電狀態；
[0013]c:當蓄電池組的工作狀態為充電狀態，并且蓄電池組的剩余容量SOC與充電上限容量SOCmax的差值大于預置的上門限參數時，柴油發電機發電，通過DC/DC變化器給直流負載供電，并為蓄電池組充電；
[0014]d:當蓄電池組的工作狀態為充電狀態，并且蓄電池組的剩余容量SOC與充電上限容量SOCmax的差值小于預置的上門限參數時，蓄電池組給車載直流負載供電，關閉柴油發電機和DC/DC變化器，蓄電池組的工作狀態變為放電狀態；
[0015]步驟三:重復步驟二，直到收到停機指令。
[0016]—種直流配電方式下的車載柴油發電系統的能量管理方法，還包括:
[0017]在柴油發電機發電，通過DC/DC變化器給直流負載供電，并為蓄電池組充電時，進行蓄電池組充電載荷的調節，包括以下步驟:
[0018]3.1柴油發電機發電后，設置DC/DC變換器的初始輸出電壓Udc0 ；
[0019]3.2檢測蓄電池組的充電電流Iehg、充電電壓Ubat和剩余容量S0C，檢測DC/DC變換器輸出電壓Udc,
[0020]當UdcXUbatmax 且 Iehg〈Iehgmax，并且 I SOC-SOCmax I > Λ 2 時，主控制單元控制增加 DC/DC變換器輸出電壓Udc,
[0021]當Iehg>Iehgmax，主控制單元控制減少DC/DC變換器輸出電壓Udc；
[0022]3.3重復前一步，當U


dc Ubatmax

且I



chg〈 chgmin?
并且I SOC-SOCmax I〈 Λ 2時，關閉柴油發電機和DC/DC變換器。
[0023]一種直流配電方式下的車載柴油發電系統的能量管理方法，還包括:
[0024]將車載直流負載分為一般和重要兩個優先等級，通過人機交互界面實現車載直流負載的投入或者切除。
[0025]本發明的有益效果:
[0026](I)在柴油發電機運行時，通過車載能量管理系統控制蓄電池組充電功率調載改變柴油發電機的運行工作點達到提高車載柴油發電機系統的燃油利用效率的目的。
[0027](2)當蓄電池組容量達到充電效率最(較)優區間的下限后，由能量管理系統關閉柴油發電機和DC/DC變換器，轉而由蓄電池組放電單獨向負載供電；并在蓄電池組容量達到放電效率最(較)優區間的下限后，由能量管理系統重新啟動柴油發電機和DC/DC變換器，進入由柴油發電機發電供給負載并向蓄電池組提供充電電能的過程，在次利用蓄電池組充電調載，優化柴油發電機的運行工作點。
[0028](3)根據使用情況對車載用電設備的供電優先級進行了劃分，分為一般和重要兩個優先等級，在供電系統電能儲備告急的情況下，可將一般性負載切除，從而達到盡量延長對重要負載的供電時間的目的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1為直流配電方式下車載供配電系統總體結構圖。
[0030]圖2為車載柴油發電系統的能量管理方法的流程圖。
[0031]圖3為交流配電設備配電線路示意圖。
[0032]圖4為直流配電設備配電線路示意圖。
[0033]圖5為畜電池組內阻隨SOC變化的關系不意圖。
[0034]圖6為柴油機的負荷特性曲線。

【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。
[0036]一種直流配電方式下的車載柴油發電系統包括由車載柴油發電機、柴油發電機控制器、AC/DC整流器、交流配電設備、DC/DC變換器、直流配電設備和蓄電池組構成的整個車載供配電系統的硬件基礎上，設計了一套完整的用于車載供配電系統能量管理的硬件和軟件系統，以下簡稱為車載能量管理系統；
[0037]車載能量管理包括一塊安裝在交流配電設備內的交流電量測量及控制電路板以下簡稱為交流測控板)、一塊安裝在直流配電設備內的直流電量測量及控制電路板(以下簡稱為直流測控板)和一塊安裝在主控制單元(箱)內的用于系統級控制的主控制電路板(以下簡稱為主測控板)，并在主控制單元(箱)面板上配置了觸屏人機交互界面。
[0038]交流測控板、直流測控板、柴油發電機控制器、人機交互界面和主測控板均通過CAN總線互聯，構成一個完整的測控網絡。
[0039]在上述能量管理系統各測控板硬件資源設置的基礎上，針對車載供配電系統的具體配置和功能需求開發了與之配套的管理和控制軟件。通過軟、硬件的配合，實現專利所述的提高車載柴油發電機系統的燃油利用效率，延長供配電系統持續供電時間的目的。
[0040]結合附圖1，對一種直流配電方式下的車載柴油發電系統做詳細說明。
[0041](I)附圖1中，虛線表示CAN總線通信連接線，實線表示硬件系統之間的電氣硬件連接，包括模擬量采集、I/o控制信號和功率線路連接，雙向箭頭表示能量或信號(信息)是雙向傳遞的。
[0042](2)車載供配電系統的電功率傳輸路徑是這樣的:柴油發電機發出的交流電Uaca經交流配電設備后Uac2送至AC/DC整流器，轉換為直流電Udel,再經DC/DC變換器降壓后變為低壓(24V)直流電Udc;2，Utk2被送至直流配電設備按功率等及用途等原則進行直流配電，直流配電設備的出線端接車載直流負載。蓄電池組也掛接在直流配電設備的輸出端。出于系統安全性考慮，DC/DC變換器可采用高頻變壓器隔離的降壓型直流變換器。
[0043](3)交流測控板通過與其配套的HALL電壓傳感器，如附圖3中所示的VSl和VS2，電流傳感器，如附圖3中所示的CSA、CSB和CSC，檢測柴油發電機發出交流電的頻率、電壓幅值、電流幅值、判斷是否有交流過壓/欠壓或交流過流故障，并計算交流進線的功率。通過CAN總線一方面接收主測控板發出的控制命令，控制交流配電設備中交流配電開關的通斷，如附圖3中所示的Kl開關驅動電路，其原理如附圖3中右側虛線框所示。圖中，Ql為NPN型三極管，JMl為直流15V信號繼電器Jl的控制線圈，Dl為與JMl并聯的續流二極管，KMl為交流配電開關Kl的控制線圈，當交流測控板相應I/O通道輸出信號SI為高電平時，Ql導通，JMl流過驅動電流而使得Jl閉合，從而使KMl在Ua和Ub作用下流過驅動電流而使得Kl閉合(導通)。若SI為低電平，則可控制Kl斷開，其原理與上述過程相似。另一方面，在接收到主測控板定時器發出的數據查詢命令后，將采樣到的交流電壓和電流模擬量數據及相關狀態通過CAN總線發送給主測控板。
[0044](4)直流測控板通過與其配套的HALL電壓傳感器，如附圖4中的VS1，和電流傳感器，如附圖 4 中的 CSl、CS211 ?CS21N、CS221 ?CS22N、CS2N1 ?CS2NN，檢測 DC/DC 變換器的輸出電壓、流過直流配電設備中各配電開關的直流電流，判斷是否有直流過壓或直流過流故障,并計算各直流配電支路的直流負載的功率；通過CAN總線一方面接收主測控板發出的控制命令，控制直流配電設備中直流配電開關的通斷，如附圖4中所示的Kl開關驅動電路，如圖4中的KUK21?K2N、K211?K21N、K221?K22N、K2N1?K2NN，其原理如附圖4中右下虛線框所示。圖中，Ql為NPN型三極管，JMl為直流15V信號繼電器Jl的控制線圈，Dl為與JMl并聯的續流二極管，KMl為交流配電開關Kl的控制線圈，當交流測控板相應I/O通道輸出信號SI為高電平時，Ql導通，JMl流過啟動電流而使得Jl閉合，從而使KMl在24V+和24V-作用下流過驅動電流而使得Kl閉合(導通)。若SI為低電平，則可控制Kl斷開，其原理與上述過程相似；另一方面，在接收到主測控板定時器發出的數據查詢命令后，將采樣到的直流電流模擬量數據及相關狀態發送給主測控板；
[0045](5)主測控板通過HALL電壓和電流傳感器檢測蓄電池組的端電壓和充(放)電電流，在線估算蓄電池組的剩余容量，將此作為執行供配電系統電能管理的重要依據；主測控板通過CAN總線與交流配電設備中的交流測控板、直流配電設備中的直流測控板以及柴油發電機控制器互聯，除用于向交流測控板、直流測控板以及柴油發電機控制器發送控制命令外，還將它們檢測到的車載供配電系統的運行數據和狀態信息發送到人機交互界面用于顯不O
[0046](6)在車載能量管理系統中，主控制單元的主測控板通過CAN總線與柴油發電機控制器通信，發送的控制命令用于控制柴油發電機啟動或者停止。
[0047](7)在車載能量管理系統中，主控制單元的主測控板通過CAN總線與交流配電設備中的交流測控板、直流配電設備中的直流測控板通信，發送的控制命令用于控制交流配電設備和直流配電設備中配電開關的通斷。
[0048]下面對一種基于直流配電方式下的車載柴油發電系統的能量管理方法做詳細說明，如圖2所示。
[0049](I)首先在系統上電初始階段，進行與系統控制相關的軟、硬件初始化工作，重要的是置程序中與能量管理密切相關的關鍵控制變量BATCHG = FALSE，該變量用于指示蓄電池組的工裝狀態，BATCHG = FALSE表示蓄電池組處于放電狀態，BATCHG = TRUE表示蓄電池組處于充電狀態，系統上電初始，默認蓄電池組為放電狀態。
[0050](2)完成初始化操作之后，可分別利用如附圖4中所示的電流傳感器CS2和電壓傳感器VSl檢測流經蓄電池組的充(放)電電流及電池端電壓，通過系統中設置的軟件算法在線估計(檢測)電池組的剩余容量SOC。
[0051](3)如果檢測出的蓄電池組SOC與系統中預設的SOCmin之間的差值SOC-SOCmin) Δ I (>0)，且在BATCHG = FALSE的情況下，則表示蓄電池組還具備一定的容量，可以獨立供給負載，此時柴油發電機和DC/DC變換器均應處于關閉狀態。否則，如果
SOC-SOCmin彡Λ i= FALSE，則置BATCHG = TRUE，表示蓄電池組需要充電，系統進入由柴油發電機發電通過DC/DC變換器供給負載，并為蓄電池組充電的運行模式，此后只要控制系統中的充放電軟件標志BATCHG = TRUE,且不滿足| SOC-SOCmax |彡Λ 2，則蓄電池組一直處于充電狀態，直至|S0C-S0Cmax| SA2為止。
[0052](4)在滿足I SOC-SOCmax | 條件，且充放電軟件標志BATCHG = TRUE的情況下，可置蓄電池組充放電軟件標志BATCHG = FALSE，這意味著蓄電池組充電過程的結束，此時應關閉柴油發電機和DC/DC變換器，系統恢復到蓄電池組獨立供電的模式，特別是在輕載運行情況下，如此操作可以簡介提高燃油的利用效率，達到節能的目的。
[0053](5)在⑵?(4)的過程中，在處理完對蓄電池組的充放電控制后，能量管理系統可正常響應通過人機交互界面的負載投切控制指令、對系統相關模擬量進行采樣、進行各硬件模塊間的通信和信息顯示等。特別是，在系統運行一定時間之后，燃油處于耗盡狀態時，能量管理系統可根據系統控制軟件中預置的負載優先級管理模式，通過控制將如圖4所示相應標號為K2XX(X為可變序號)的配電開關斷開，從而將不重要的一般性負載切除，達到延長對重要負載持續供電的目的。
[0054](6)在沒有得到停機指令的情況下，系統重復執行(2)?(5)步驟，否則退出運行狀態。
[0055]以下對能量管理系統的實施要點和策略進行說明。
[0056]1、蓄電池組剩余容量門限的確定
[0057]工作模式的切換及整個供配電系統的能量管理策略是基于蓄電池組剩余容量SOC的。涉及到放電下限容量SOCmin(可在該點進入充電過程)和充電上限SOCmax(可在該點進入發電過程)，SOCmin和SOCmax的選擇與充放電效率密切相關，應根據蓄電池組生產廠家提供的蓄電池組充放電特性來確定，一般而言，應保證在socmin〈soc〈socmax的區間內，充放電效率不低于85%，即所謂的充放電高效區間，其本質是在此區間蓄電池組的內阻Rs較小，充放電時蓄電池組發熱損耗低，如附圖5所示。對于一般的蓄電池組SOCmin在0.35左右，SOCniax 在 0.85 左右。
[0058]2、系統上電初始化及自檢
[0059]上電初始，能量管理系統主測控板，交流測控板和直流測控板均各自進行自身軟硬件的初始化設置，在此基礎上，由主測控板按照通信協議，通過CAN總線向交流測控板和直流測控板發送規定的通信測試指令，檢測各板通信連接是否正常，若不正常則主測控板通過人機交互界面報警。其中對于主測控板的控制程序，一個重要的邏輯控制變量是BATCHG，此變量用于指示蓄電池組的充放電狀態，系統上電初始還未進入正常的工作模式，置BATCHG = FALSE,即此時蓄電池組未充電。
[0060]3、蓄電池組的剩余容量SOC檢測
[0061]由于在本專利中，整個供配電系統的工作模式的切換及能量管理策略均是基于對蓄電池組剩余容量SOC的判斷的。因此，較準確的檢測蓄電池組的剩余容量SOC是很重要的，常用的檢測SOC的方法有安時積分法、Kalman濾波器法、模型估計法及人工神經網(ANN)法等。這些方法已有大量的文獻進行論述，在此不再贅述。在本專利中，蓄電池組的剩余容量檢測采用Kalman濾波器法，該算法由主測控板完成。
[0062]4、運行模式分類與判斷
[0063]在本專利中，整個供配電系統的運行模式分為兩種,一種是蓄電池組獨立供電模式，另一種是柴油發電機組發電通過DC/DC變換器供給負載并為蓄電池組充電的供電模式。兩種供電模式的切換是基于蓄電池組SOC的。
[0064](I)若SOC-SOCniil^ Δ 1；并且在BATCHG = FALSE情況下，是由蓄電池組獨立供電的。A1(大于O)為預置的門限參數，表示在蓄電池組使用過程中，其當前的SOC接近于放電下限容量SOCmin的程度，實際應用時該參數可設置在額定容量的5%左右。
[0065](2)若|S0C-S0Cmin|彡Λ 1；即當前的蓄電池組剩余容量與SOCmin非常接近，甚至可能已經低于SOCmin，此時應停止蓄電池組獨立供電模式，轉而進入由柴油發電機組發電，并通過DC/DC變換器供給負載并為蓄電池組充電的供電模式。此時置BATCHG = TRUE,即蓄電池組進入充電模式。
[0066](3)在蓄電池組進入充電模式以后，若檢測到|S0C-S0Cmax|即當前的蓄電池組剩余容量與充電上限SOCmax非常接近，甚至可能已經大于SOCmax，此時可關閉柴油發電機和DC/DC變換器，重新轉入蓄電池組獨立供電模式，置BATCHG = FALSE。Λ 2 (大于O)為預置的門限參數，表示在蓄電池組充電過程中，其當前的SOC接近于充電上限容量SOCmax的程度。實際應用時該參數可設置在額定容量的5%左右。
[0067]5、基于蓄電池組充電的柴油發電機組調載策略
[0068]對照附圖6。研究柴油發電組的負荷特性表明，在一定的轉速下，燃油做功比b (如附圖6的曲線①所示)在某個特定功率下可取得最小值(如附圖6的曲線①的A點)，即在此點，消耗一定的燃油可獲得最多的能量輸出，具有最大的運行效率。在偏離A點的E和C點，柴油機運行效率都降低，功率越小或越大，效率都顯著的降低(b值增大)。
[0069]單位時間燃油消耗量B(燃油消耗率)與功率的關系如附圖6中的曲線②所示，在最大效率點A左側及附近，該曲線近似線性，可用直線方程
[0070]B = KXP+L (I)
[0071]來表示，式中的K為斜率，P為功率，L為特定柴油機的空載損耗，如附圖6中的曲線③所示。
[0072]基于上述分析，在由柴油發電機組發電并通過DC/DC變換器供給負載，并為蓄電池組充電的供電模式下，通過在一定的范圍內調整DC/DC變換器輸出端電壓的大小，從而使蓄電池組充電電流和充電功率大小發生變化，增加電壓即可增加充電電流和充電功率。如此，在柴油發電機輕載時，可通過增加蓄電池組的充電功率將柴油發電機的工作點拉向最佳效率點A。
[0073]對于直流輸入的電子負載而言，其直流輸入電壓在一定范圍內的低頻變化是完全允許的，并且上述對DC/DC變換器輸出端電壓的調整范圍是非常有限的，例如，對于常見的車載24V直流配電系統，蓄電池組在充放電過程中的端電壓變化范圍一般控制在22V-27.5V之間，在此范圍可以滿足調載的需要。具體的充電調載過程如下。
[0074](I)主測控板通過CAN總線向柴油發電機控制器發送啟動柴油發電機指令，確認柴油發電機啟動并輸出正常后，主測控板通過CAN總線設置DC/DC變換器的初始輸出電壓Ud。。，此電壓比當前的電池電壓Ubat略高(例如略高0.5V)，但該值應彡Ubatmax (允許的最高電池充電電壓)，以防止瞬間充電過電流，損壞電池或DC/DC變換器。設置完成之后，主測控板通過CAN總線向DC/DC變換器發送允許輸出的指令。
[0075](2)此后，在充電過程中不斷地檢測電池充電電流Idlg、電池電壓Ubat和蓄電池組S0C，若滿足UdcXUbatmax且Ι_〈Ι__ (允許的最大充電電流，一般限制在0.3C)且
SOC-SOCmax I > Λ 2，則由主測控板控制通過CAN總線向DC/DC變換器發送輸出電壓增加指令，使DC/DC變換器的輸出電壓Ude升高，從而增加充電功率。電壓可每次遞增0.1V，根據實際情況電壓增加的時間間隔可調整，例如300ms。
[0076](3)若DC/DC變換器輸出電壓Ude達到Ubatmax，由于蓄電池組充電將滿，使得IchgOehgmin (允許的最小充電電流)且I SOC-SOCmax I〈 Λ 2時(此時充電功率已經減小)，則關閉柴油發電機和DC/DC變換器，進入電池獨立供電過程。
[0077](4)若在充電過程中電池電流IdlgMdlgmax,則由主測控板通過CAN總線控制DC/DC變換器的輸出電壓Udc遞減。
[0078]6、負載投切管理
[0079]負載投切管理包括兩個方面。
[0080](I)通過人機交互界面進行負載投切可以發生在蓄電池組獨立供電模式或者柴油發電機供電模式的任意時刻。操作者通過人機交互界面的觸屏按鈕可以控制交流配電設備和直流配電設備中任意配電開關(繼電器或者接觸器)的通斷，從而達到將負載投入或將其從供配電系統切除的目的。
[0081](2)在專利所述的配電系統中，可以根據實際的使用情況對車載用電設備的優先級進行了劃分，分為一般和重要兩個優先等級，重要優先等級的負載一般為在供電系統中蓄電池組電能儲備告急或柴油發電機故障的情況下還需要工作的負載，一般優先等級的負載一般為在供電系統中蓄電池組電能儲備告急或柴油發電機故障的情況下可以切除并且不影響車運行的負載，根據車載設備的具體配置及任務情況，可將空調、輔助視頻系統等定義為一般性負載，而將車載通信雷達與定位定向設備等定義為重要負載，在供電系統中蓄電池組電能儲備告急或柴油發電機故障的情況下，可將一般性負載切除，從而達到盡量延長對重要負載的供電時間的目的。
【權利要求】
1.一種直流配電方式下的車載柴油發電系統，其特征在于:包括柴油發電機、柴油發電機控制器、交流配電設備、AC/DC整流器、DC/DC變換器、直流配電設備、主控制單元和蓄電池組， 柴油發電機根據接收的柴油發電機控制器發出的啟動指令，發出交流電(Uaca)經交流配電設備后，傳送至AC/DC整流器轉換為直流電(Udel)，再經DC/DC變換器降壓后變為低壓直流電(Utk2)，低壓直流電(Utk2)被送至直流配電設備，直流配電設備給車載直流負載和蓄電池配電， 主控制單元采集蓄電池組的端電壓和充放電電流，接收交流配電設備采集到的交流電壓和交流電流，接收直流配電設備采集到的直流電壓和直流電流，控制柴油發電機控制器給柴油發電機發送啟動或關閉指令，向交流配電設備和直流配電設備發送啟動或關閉指令，將采集和接收到的信息傳送給人機交互界面進行顯示。
2.一種基于權利要求1所述的直流配電方式下的車載柴油發電系統的能量管理方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: 步驟一:上電初始化，將蓄電池組的工作狀態設置為放電狀態； 步驟二:檢測蓄電池組的剩余容量SOC， a:當蓄電池組的工作狀態為放電狀態，并且蓄電池組的剩余容量SOC與放電下限容量SOCmin的差值大于預置的下門限參數時，蓄電池組給車載直流負載供電，關閉柴油發電機和DC/DC變化器； b:當蓄電池組的工作狀態為放電狀態，并且蓄電池組的剩余容量SOC與放電下限容量SOCmin的差值小于預置的下門限參數時，柴油發電機發電，通過DC/DC變化器給直流負載供電，并為蓄電池組充電，蓄電池組的工作狀態變為充電狀態； c:當蓄電池組的工作狀態為充電狀態，并且蓄電池組的剩余容量SOC與充電上限容量SOCmax的差值大于預置的上門限參數時，柴油發電機發電，通過DC/DC變化器給直流負載供電，并為蓄電池組充電； d:當蓄電池組的工作狀態為充電狀態，并且蓄電池組的剩余容量SOC與充電上限容量SOCmax的差值小于預置的上門限參數時，蓄電池組給車載直流負載供電，關閉柴油發電機和DC/DC變化器，蓄電池組的工作狀態變為放電狀態； 步驟三:重復步驟二，直到收到停機指令。
3.根據權利要求2所述的一種直流配電方式下的車載柴油發電系統的能量管理方法，其特征在于:所述的在柴油發電機發電，通過DC/DC變化器給直流負載供電，并為蓄電池組充電時，進行蓄電池組充電載荷的調節，包括以下步驟: 3.1柴油發電機發電后，設置DC/DC變換器的初始輸出電壓Udc0 ； 3.2檢測蓄電池組的充電電流Iehg、充電電壓Ubat和剩余容量S0C，檢測DC/DC變換器輸出電壓Udc,
Udc〈Ubatmax -S* Ichg〈Ichgmax，并且I SOC-SOCmax I > Λ 2時，主控制單元控制增加DC/DC變換器輸出電壓Udc, 當Ι~>ΙΛ,Χ，主控制單元控制減少DC/DC變換器輸出電壓Udc ； 3.3重復前一步，當Udc = Ubatmax且Iehg〈Iehgmin，并且I SOC-SOCmax |〈 Λ 2時，關閉柴油發電機和DC/DC變換器。
4.根據權利要求2或3所述的一種直流配電方式下的車載柴油發電系統的能量管理方法，其特征在于:將車載直流負載分為一般和重要兩個優先等級，通過人機交互界面實現車載直流負載的投入或者切除。
【文檔編號】H02J7/14GK104201755SQ201410486130
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月22日 優先權日:2014年9月22日
【發明者】游江, 李美華, 孟繁榮, 鞏冰, 張敬南 申請人:哈爾濱工程大學