阅读说明：本技术 一种集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统 (Power processing system integrated with power generation device in vehicle transmission system ) 是由 张英锋 王洪飞 于 2020-06-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统,包括：电力调控系统；电力输出系统,电力输出系统与电力调控系统相连；电压调配系统,包括可控整流器、电压平衡控制装置以及电力蓄能装置,可控整流器与电力输出系统相连,可控整流器分别与电压平衡控制装置以及电力蓄能装置相连,电力蓄能装置与电压平衡控制装置相连,电压平衡控制装置与电力调控系统相连；电压使用系统,包括转换控制装置以及电压反馈单元,转换控制装置与电压平衡控制装置相连,转换控制装置输出端与电压反馈单元相连,电压反馈单元通过反馈信号线与转换控制装置相连。本发明在驻车/行车发电状态下,实现发电机输出电力指标稳定,保证外部用电设备的可靠工作。(The invention discloses a power processing system of a power generation device integrated in a vehicle transmission system, which comprises: an electric power regulation system; the power output system is connected with the power regulation and control system; the voltage allocation system comprises a controllable rectifier, a voltage balance control device and an electric energy storage device, wherein the controllable rectifier is connected with the electric output system, the controllable rectifier is respectively connected with the voltage balance control device and the electric energy storage device, the electric energy storage device is connected with the voltage balance control device, and the voltage balance control device is connected with the electric power regulation system; the voltage using system comprises a conversion control device and a voltage feedback unit, wherein the conversion control device is connected with a voltage balance control device, the output end of the conversion control device is connected with the voltage feedback unit, and the voltage feedback unit is connected with the conversion control device through a feedback signal wire. The invention realizes the stable output power index of the generator in the parking/driving power generation state and ensures the reliable work of the external power utilization equipment.)

一种集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统

技术领域

本发明涉及车辆传动技术领域，尤其涉及一种集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统。

背景技术

随着科技的发展，电力保障问题是各种设备必须解决的问题之一，特别是在野外环境下，电力供应尤为重要。

现有的可移动式电站或车载式电站，其发动机都是独立的，即单独采用一台发动机来驱动电机，实现电力输出。工作过程中，为保证电力品质，发动机的转速是固定的，当外部用电设备负载发生变化时，仅通过输出转矩的变化达到改变输出功率的目的。

驻车/行车发电车作为一种新型的发电系统，可以解决现有发电系统机动能力差的问题。但是，由于车辆的发动机与移动电站的发动机特性存在着显著的差异，一方面，由于车辆的发动机转速变化而引起输出电力指标的变化；另一方面，由于外界用电设备负荷突然变化，会引起发电机输出电力指标变化，导致输出电力品质变差。如何将发电机输出电力进行有效处理，以满足外部用电设备的需要，是驻车/行车发电系统的一个技术难点。

鉴于此，需要设计一套适用于驻车/行车发电的电力处理系统，以保证发电机输出电力平稳，保证外部用电设备可靠工作。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统，在驻车/行车发电状态下，实现发电机输出电力指标稳定，保证外部用电设备的可靠工作。

为实现上述目的，本发明的一种集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统的具体技术方案为：

一种集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统，包括：

电力调控系统；

电力输出系统，电力输出系统与电力调控系统相连；

电压调配系统，包括可控整流器、电压平衡控制装置以及电力蓄能装置，可控整流器与电力输出系统相连，可控整流器分别与电压平衡控制装置以及电力蓄能装置相连，电力蓄能装置与电压平衡控制装置相连，电压平衡控制装置与电力调控系统相连；

电压使用系统，包括转换控制装置以及电压反馈单元，转换控制装置与电压平衡控制装置相连，转换控制装置输出端与电压反馈单元相连，电压反馈单元通过反馈信号线与转换控制装置相连。

进一步，转换控制装置包括DC-AC转换控制装置以及DC-DC转换控制装置，电压平衡控制装置分别与DC-AC转换控制装置以及DC-DC转换控制装置相连。

进一步，电压反馈单元包括交流电压反馈单元以及直流电压反馈单元；DC-AC转换控制装置输出端与交流电压反馈单元相连，交流电压反馈单元通过反馈信号线与DC-AC转换控制装置相连；DC-DC转换控制装置输出端与直流电压反馈单元相连，直流电压反馈单元通过反馈信号线与DC-DC转换控制装置相连。

进一步，电力调控系统包括相连的发电控制器、继电器以及发动机ECU，发电控制器与电压平衡控制装置相连，发动机ECU与电力输出系统。

进一步，电力调控系统还包括蓄电池，蓄电池与发电控制器相连。

进一步，电力输出系统包括相连的发动机以及电机，发动机与发动机ECU相连，电机与可控整流器相连。

本发明的一种集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统的优点在于：

(1)本发明采用电力补偿与平衡控制策略，有效保证了电压稳定，保证了车载与外部用电设备安全。

(2)本发明采用电力平衡与反馈控制策略，可以极大改善输出电力的稳态和瞬态响应特性，为给高精密设备进行电力保障提供了可能。

(3)本发明提出的电力调节系统可以显著提高输出电力的品质特性，提高驻车/行车发电系统的可靠性。

(4)本发明电力调节系统是针对于车辆发动机发电过程而设计的，可以为车辆实现驻车/行车发电一体化控制提供关键的技术支持。

附图说明

图1为本发明的电力处理系统的结构示意图。

图中：1-电力调控系统；11-发电控制器；12-继电器；13-发动机ECU；14-蓄电池；2-电力输出系统；21-发动机；22-电机；3-电压调配系统；31-可控整流器；32-电压平衡控制装置；33-电力蓄能装置；4-电压使用系统；41-转换控制装置；411-DC-AC转换控制装置；412-DC-DC转换控制装置；42-电压反馈单元；421-交流电压反馈单元；422-直流电压反馈单元。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统做进一步详细的描述。

如图1所示，其示为本发明的一种集成在车辆传动系统中发电装置的电力处理系统，包括电力调控系统1、电力输出系统2、电压调配系统3以及电压使用系统4；其中，电力调控系统1、电力输出系统2、电压调配系统3成反馈闭环连接，电压使用系统4与电压调配系统3反馈连接。

进一步，电力调控系统1，包括发电控制器11、继电器12、发动机ECU13(发动机电控单元)以及蓄电池14。

进一步，电力输出系统2，包括发动机21以及电机22。

进一步，电压调配系统3，包括可控整流器31、电压平衡控制装置32以及电力蓄能装置33。

进一步，电压使用系统4，包括转换控制装置41以及电压反馈单元42。其中，转换控制装置41包括DC-AC转换控制装置411(直流-交流转换控制装置)以及DC-DC转换控制装置412(直流-直流转换控制装置)，电压反馈单元42包括交流电压反馈单元421以及直流电压反馈单元422。

如附图1所示：发动机21与电机22相连，并由发动机21驱动电机22进行发电；电机22产生的电力经电力电缆输入可控整流器31；从可控整流器31输出的电力经电缆分别输入到电力蓄能装置33和电压平衡控制装置32，电力蓄能装置33也通过电缆与电压平衡控制装置32连接。

由电压平衡控制装置32输出的电力分别输入DC-DC转换控制装置412和DC-AC转换控制装置411；驻车/行车发电控制器11经电压反馈信号线采集可控整流器31输出到电压平衡控制装置32中电力电压信号；DC-DC转换控制装置412输出的直流电压，由直流电压反馈单元422采集后反馈输入DC-DC转换控制装置412中进行调控，以维持输出的直流电压稳定；DC-AC转换控制装置411输出的220V/380V交流电压，由交流电压反馈单元421采集后反馈输入DC-AC转换控制装置411中进行调控，以维持输出交流电压稳定。

驻车/行车发电控制器11通过电子油门A和电子油门B与继电器12连接，同时驻车/行车发电控制器11通过继电器控制线路对继电器12进行控制；继电器12与发动机ECU13通过电子油门线路连接；发动机ECU13通过控制线路对发动机21进行控制；此外，蓄电池14对驻车/行车发电控制器11提供电力。

具体工作流程如下：

(1)发动机21带动电机22产生电力，电力经电力电缆输入可控整流器31进行整流处理，整流后输出的电力分为两路，一路输入电力蓄能装置33，进行电力储存，另一路输入电压平衡控制装置32。电压平衡控制装置32中设置有电压传感器不间断测量来自可控整流器31的电力电压，并通过电压反馈信号线将电压反馈信号传递给驻车/行车发电控制器11。驻车/行车发电控制器11根据此电压反馈信号调节发动机21转速，实现可控整流器31输出电压的稳定。

(3)电力蓄能装置33也与电压平衡控制装置32通过电缆相连，并将电力从电力蓄能装置33单向输入电压平衡控制装置32。

(4)从电压平衡控制装置32输出的电力分为两路，一路输入DC-DC转换控制装置412，转换成需要的直流电，对外界用电负载进行供电，同时，直流电压反馈单元422将输出的直流电压反馈给DC-DC转换控制装置412，DC-DC转换控制装置412会通过内部控制策略维持输出电压稳定，以控制输出直流电压稳定。另一路输入DC-AC转换控制装置411，转换成需要的交流电，对外界用电负载进行供电，交流电压反馈单元421将输出的交流电压反馈给DC-AC转换控制装置411，DC-AC转换控制装置411会通过内部控制策略维持输出电压稳定，以控制输出交流电压稳定。

车辆发电控制过程分为两种模式进行，一种是驻车发电控制模式，另一种是行车发电控制模式。

(一)驻车发电控制模式

驻车发电时，操纵人员将车辆置于驻车状态，并按下“驻车发电”启动按钮，该信号通过线路传递给驻车/行车发电控制器11，进入驻车发电控制模式：

(1)驻车/行车发电控制器11通过向发动机ECU13发送电子油门信号，实现对发动机21转速的控制。

(2)驻车发电时，当外界用电负载(交流负载或直流负载)功率一定或为零时，输出电压维持稳定状态。

(3)当外界用电负载交流负载或直流负载突然增加时，交流输出端或直流输出端电压会突然减小，输出端电压由交流电压反馈单元421或直流电压反馈单元422分别信号反馈给DC-AC转换控制装置411或DC-DC转换控制装置412，DC-AC转换控制装置411或DC-DC转换控制装置412会通过内部控制策略维持输出电压稳定。在调节过程中会拉低由电压平衡控制装置32输出的电压，在稳定状态下，电压平衡控制装置32输出的电力主要来自可控整流器31。此时，由于电压平衡控制装置32输出的电压突然降低，会引起可控整流器31输出电压随之降低，电压平衡控制装置32会控制电力蓄能装置33进行电力补偿，以提高输入DC-AC转换控制装置411或DC-DC转换控制装置412的电力电压。

与此同时，可控整流器31输出电压通过电压反馈信号传递给驻车/行车发电控制器11，驻车/行车发电控制器11根据控制策略，输出电子油门信号，提高发动机转速，以提高电机的输出电压和功率。电压平衡控制装置32根据来自可控整流器31电压情况，对电力蓄能装置33的电力补偿情况进行控制，以维持输出电压的稳定。

通过驻车/行车发电控制器11、电压平衡控制装置32、可控整流器31等部件的反馈闭环控制，到电力蓄能装置33电力补偿为0、电压平衡控制装置32输出电压达到设定值且维持稳定时，达到输出电压稳定与平衡。

当外界用电负载交流负载或直流负载突然减少时，交流输出端或直流输出端电压会突然增大，输出端电压由交流电压反馈单元421或直流电压反馈单元422反馈给DC-AC转换控制装置411或DC-DC转换控制装置412，DC-AC转换控制装置411或DC-DC转换控制装置412会通过内部控制策略维持输出电压稳定。在调节过程中会引起来自电压平衡控制装置32的电压升高，此时，电压平衡控制装置32会自动调节输出电压下降并保持稳定，而引起可控整流器31输出电压增高，此电压信号通过电压反馈信号线传递给驻车/行车发电控制器11。驻车/行车发电控制器11根据控制策略，输出电子油门信号，降低发动机转速，以降低电机的输出电压和功率。通过驻车/行车发电控制器11、可控整流器31、电压平衡控制装置32等部件的反馈控制调节，电压平衡控制装置32输出电压达到设定值且维持稳定时，达到输出电压稳定与平衡。

(二)行车发电控制模式

在行车过程中，将控制按钮置于“行车发电”位置，该信号通过线路传递给驻车/行车发电控制器11，进入行车发电模式。行车发电控制模式为自适应模式，行车发电控制模式，主要是给车载设备提供电力，因此，在行车发电过程，设备用电功率基本是稳定的，变化不大。具体过程如下：

(1)行车过程中，驻车/行车发电控制器11切断向发动机21发送电子油门的硬件通路，防止产生干扰。

(2)可控整流器31将来自电机22的电力进行整流后输出，输出的电力分为两路，一路输入电力蓄能装置33，进行电力储存，另一路输入电压平衡控制装置32。

(3)从电压平衡控制装置32输出的电力分为两路，一路输入DC-DC转换控制装置412，转换成需要的直流电，对车载直流用电设备进行供电。直流电压反馈单元422将DC-DC转换控制装置输出电压反馈给DC-DC转换控制装置412进行调控，以控制输出直流电压稳定。另一路输入DC-AC转换控制装置411，转换成需要的交流电，对车载交流用电设备进行供电。交流电压反馈单元421将DC-AC转换控制装置411输出电压反馈给DC-AC转换控制装置411进行调控，以控制输出交流电压稳定。

(4)由于行车过程中，发动机21转速变化较大，导致电机22输出电压变化范围较大。有两种情况，一种是电机22输出电压超出正常值，这时主要通过可控整流器31进行限压调节，以使输出电压满足后续调节需要。另一种是电机22输出电压降低，在可控整流器31调节基础上，已不能满足后续电力处理需要，此时电压平衡控制装置32控制电力蓄能装置33进行电力补偿，以满足DC-DC转换控制装置412、DC-AC转换控制装置411输入电压需求，保证车载用电设备的正常工作。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。