1.一种电动拖拉机用双电源配电柜电路系统的控制方法,其特征在于,所述系统包括供电快充电路,风冷电路,信号分析处理模块、CAN通讯网络;
所述供电快充电路包括相并联的供电电路和快充电路;所述的供电电路包括超级电容供电电路、动力电池供电电路、能量管理控制模块,所述超级电容供电电路和动力电池供电电路相并联后和能量管理控制模块相串联,所述能量管理控制模块和双电源输出正负端相串联;所述能量管理控制模块用于接收超级电容和动力电池传输的能量,通过能量管理控制模块对其进行处理后通过双电源输出端口传输给电机控制器;此外,能量管理控制模块还与所述的CAN通讯网络进行数据交互;所述快充电路,用于外接充电器分别给超级电容和动力电池充电,保障充电安全;
所述风冷电路,用于给配电柜内部电路系统进行降温;
所述信号分析处理模块,用于接收各电路分支上的电流、电压传感器传输的信号,信号分析处理模块对信号进行预处理后发送给所述的能量管理控制模块;
所述方法包括以下步骤:
步骤1、钥匙启动,能量管理控制模块通过CAN通讯发送指令使接触器DK1、DK2、DK7、DK8接通开始为后端负载内的电容部件进行预充,预充结束后DK1、DK2断开,DK7、DK8保持吸合,此时电动拖拉机各部件处于待机状态;
步骤2、电动拖拉机开始工况识别:能量管理控制模块读取整车控制器VCU传输的需求功率,若需求功率等于零说明电动拖拉机暂时无动力需求,各接触器继续保持待机状态;若需求功率小于零,电动拖拉机处于滑行或制动状态,此时开启能量回收功能,DK3接通优先给超级电容充电,若此时超级电容SOC大于0.9,断开DK3,接通DK4,给动力电池充电;若需求功率大于零,说明电动拖拉机处于工作状态,根据需求功率大小判断拖拉机作业工况属于犁耕、运输工况其中一种,转入步骤3;
步骤3,若拖拉机需求功率小于预设置的限值X,需求功率较小,则执行运输工况,该工况下仅使动力电池放电,能量管理控制模块通过CAN总线发送指令给接触器DK4使之吸合,动力电池开始单独给电机控制器供电;
若拖拉机需求功率大于等于限值X,需求功率较大则执行犁耕工况,此时需要超级电容及动力电池协同供电,能量管理控制模块通过CAN通讯发送指令给接触器DK3、DK4使之吸合,同时电压传感器U2测量到动力电池的端电压,电压传感器U1检测到超级电容端电压,因为装载的超级电容端最大电压低于动力电池电压,双电源协同使用时需要先给超级电容进行升压,DC/DC变换器接收到能量管理控制模块的指令开始工作,将超级电容输出电压通过DC/DC变换器提升至与动力电池一致,能量从动力电池及超级电容流出至能量管理控制模块,能量管理控制模块通过接收信号分析处理模块传送的动力电池及超级电容电流及电压信号,对电流进行时域积分并结合电压值分别计算出动力电池及超级电容的实时荷电状态SOC,根据超级电容SOC,动力电池SOC,需求功率Preq三者大小按照预置的能量管理分配方案合理分配动力电池和超级电容各自输出功率大小;
步骤4,钥匙关闭电动拖拉机停机,能量管理控制模块通过CAN通讯发送指令给所有接触器,断开所有接触器,拖拉机需要充电时,DK5、DK6、DK7、DK8接收指令吸合,连接电源开始充电,充电完成上述接触器全部断开。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述超级电容供电电路包括第一预充回路、熔断器以及DC/DC变换器,第一预充回路由DK1串联R1后并联DK3构成,超级电容输入正端连接第一预充回路,第一预充回路串联熔断器后接入DC/DC变换器正极输入端,超级电容输入负端通过串联接触器DK7后接入DC/DC变换器负极输入端;DC/DC变换器的正负输出端接入能量管理控制模块。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,动力电池供电电路包括第二预充回路、熔断器,第二预充回路由DK2串联R2后并联DK4构成,动力电池输入正端连接第二预充回路,第二预充回路串联熔断器后接入能量管理控制模块,动力电池输入负端通过串联接触器DK8后接入能量管理控制模块。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述快充电路包括超级电容的快充电路和动力电池的快充电路;所述超级电容的快充电路包括熔断器、接触器DK5、接触器DK7,超级电容的输入正端依次串联熔断器、DK5后与超级电容快充正端相连;超级电容的输入负端串联接触器DK7后与超级电容快充负端相连;
所述动力电池的快充电路包括熔断器、接触器DK6、接触器DK8,动力电池的输入正端依次串联熔断器、DK6后与动力电池快充正端相连;动力电池的输入负端串联接触器DK8后与动力电池快充负端相连。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述风冷电路包括低压24V电源、接触器DK9、温度传感器PT、4个降温风扇,其中4个冷却风扇串联DK9后与温度传感器PT并联接在低压24V回路中,用于对整个配电柜壳体内部进行降温,其中温度传感器PT用于检测配电柜内部温度。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在动力电池和超级电容输入正负端口处各并联一个绝缘监测仪K1、K2,用于监测电路中是否存在短路情况,并将数据传输给能量管理控制模块。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在超级电容输入正负端并联接入电压传感器U1,在超级电容输入正端串联电流传感器I1,在动力电池输入正负端并联接入电压传感器U2,在动力电池输入正端串联电流传感器I2,在DC/DC变换器输出正负端并联接入电压传感器U3,在DC/DC变换器输出正端串联电流传感器I3,在能量管理控制模块输出正负端并联接入电压传感器U4,在能量管理控制模块输出正端串联电流传感器I4,所述信号分析处理模块用于接收所述电流传感器I1、I2、I3、I4,电压传感器U1、U2、U3、U4传送的电流、电压信号及温度传感器PT传送的温度信号,并对这些信号进行处理。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述接触器DK1~DK9、绝缘检测仪K1、K2、DC/DC变换器、信号分析处理模块均并联接入CAN通讯网络,并与能量管理控制模块进行数据交互、指令收发。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤3犁耕工况的能量管理具体分配方案为:
当动力电池SOC小于0.1时,电动拖拉机需要停机充电;当超级电容SOC小于0.1,但动力电池SOC大于0.1时,超级电容不参与供电,由动力电池单独供电;当超级电容和动力电池SOC均大于0.1时,按照下面方案进行能量分配输出;
超级电容SOC处于[0.1,0.5]区间时,若动力电池SOC处于[0.1,0.3]区间时,动力电池输出占功率需求的50%,剩余50%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.3,0.5]时,动力电池输出占功率需求的60%,剩余40%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.5,0.7]时,动力电池输出占功率需求的70%,剩余30%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.7,
0.9]时,动力电池输出占功率需求的80%,剩余20%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.9,1]时,动力电池输出占功率需求的90%,剩余10%由超级电容提供;
超级电容SOC处于[0.5,0.9]区间时,若动力电池SOC处于[0.1,0.3]区间时,动力电池输出占功率需求的30%,剩余70%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.3,0.5]时,动力电池输出占功率需求的40%,剩余60%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.5,0.7]时,动力电池输出占功率需求的50%,剩余50%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.7,
0.9]时,动力电池输出占功率需求的70%,剩余30%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.9,1]时,动力电池输出占功率需求的80%,剩余20%由超级电容提供;
超级电容SOC处于[0.9,1]区间时,若动力电池SOC处于[0.1,0.3]区间时,动力电池输出占功率需求的10%,剩余90%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.3,0.5]时,动力电池输出占功率需求的30%,剩余70%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.5,0.7]时,动力电池输出占功率需求的40%,剩余60%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.7,0.9]时,动力电池输出占功率需求的60%,剩余40%由超级电容提供;若动力电池SOC处于[0.9,
1]时,动力电池输出占功率需求的70%,剩余30%由超级电容提供。