新能源汽车能源回收补偿系统及其补偿方法

技术领域：

本发明涉及新能源汽车能源回收补偿系统及其补偿方法。

背景技术：

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源、或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车；新能源汽车主要包括四大类型混合动力电动汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车、其他新能源驱动汽车等。

在日常生活中，较为常见的汽车主要包括纯电动汽车和混合动力汽车；纯电动汽车是指主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电机驱动，有一部分车辆把电动机装载发动机舱内，也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术；本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术；而混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型，采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。

对于上述两种常见类型的新能源汽车，动力的供应是最为基础的功能特性，续航的多少会直接决定新能源汽车的性能；一般情况下，现有新能源汽车的最大行程在400-600KM区间之内，一旦出现远途驾驶时，往往都是需要在服务区内进行多次充电，才能确保能够到达目的地，造成用户整体通行时间较长，浪费较多的时间；同时，在我国北方冬天气温较低的驾驶条件下，新能源汽车的续航不仅会减少，并且启动过程也会消耗较多的时间，从而影响用户的出行，实用性较差，整体能源转化效率较低，会有一部分能源出现浪费现象。

发明内容：

本发明实施例提供了新能源汽车能源回收补偿系统及其补偿方法，结构和方法设计合理，基于控制器的集成控制作用，结合相应的电气元件和机械结构，再通过多种数学模型和运算方法，能够在新能源汽车行驶过程中进行电能的回收和补偿，有效提升新能源汽车的最大行程和实际续航，增加新能源汽车的能量转化率和工作效率，减少行驶过程中能源的浪费，保证新能源汽车持续运行，解决了现有技术中存在的问题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

新能源汽车能源回收补偿系统，所述补偿系统包括：

控制组件，所述控制组件用于传输控制指令、检测新能源汽车的行驶状态和与用户建立通讯；所述控制组件包括控制器，在控制器上电气连接有指令传输装置、车辆驱动装置和参数检测装置；所述指令传输装置用于向新能源汽车传输控制指令以调节新能源汽车的供能状态；所述车辆驱动装置用于驱动控制新能源汽车的驾驶状态；所述参数检测装置用于检测新能源汽车的温度参数、压力参数和位置参数；

主供能组件，所述主供能组件用于为新能源汽车提供电能，保证新能源汽车的正常行驶；所述主供能组件包括设置在车体底部的供能装置，所述供能装置通过稳压器与车体上设置的4个驱动电机相连，所述驱动电机用于带动新能源汽车移动；

辅助供能组件，所述辅助供能组件用于为新能源汽车提供辅助电能，并为主供能组件进行充电；所述辅助供能组件包括设置在车体顶部的旋转台，在旋转台的顶部通过多个活塞杆向上设置的气缸连接有太阳能电池板，所述旋转台和气缸相配合用于调节太阳能电池板的角度和朝向；

补偿组件，所述补偿组件用于回收新能源汽车行驶过程中剩余能源，并对主供能组件进行补偿供能；所述补偿组件包括一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收装置，在一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收装置之间分别设有互锁装置，所述互锁装置用于保证在同一时间节点只有一个回收补偿装置在工作状态。

所述控制器的型号为STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过十五号引脚与参数检测装置相连，所述控制器通过二十六号引脚和二十七号引脚与指令传输装置相连，所述控制器通过三十八号引脚和四十五号引脚与车辆驱动装置相连。

所述参数检测装置包括AD转换器，在AD转换器上设有8个引脚，所述AD转换器通过六号引脚与控制器的十五号引脚相连，在AD转换器的三号引脚上连接有温度传感器、压力传感器和位置传感器，所述温度传感器的型号为DS18B20，所述压力传感器的型号为MIK-P300，所述位置传感器的型号为VCP161X；所述指令传输装置的型号为ESP8266，在指令传输装置上设有8个引脚，所述指令传输装置的四号引脚与控制器的二十六号引脚相连，所述指令传输装置的八号引脚与控制器的二十七号引脚相连；所述车辆驱动装置包括驱动器和计时器，所述驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器的一号引脚与控制器的四十五号引脚相连，在驱动器的十六号引脚上设有第一电磁继电器，在第一电磁继电器上设有相并联的第五电阻和第一二极管，在第一电磁继电器上连接有驱动电机接口，所述驱动器的七号引脚与控制器的三十八号引脚相连，在驱动器的十号引脚上设有第二电磁继电器，在第二电磁继电器上设有相并联的第六电阻和第二二极管，在第二电磁继电器上连接有计时器接口，所述计时器的型号为DS1302，在计时器上设有8个引脚，在计时器的六号引脚和七号引脚之间设有第四电阻和第四电容，所述计时器的七号引脚与计时器接口相连。

所述供能装置包括UPS电源和蓄电池，在UPS电源和蓄电池之间设有交流接触器、隔离开关和应急开关，以为驱动电机持续不间断供电；所述稳压器的型号为LM317，在稳压器上设有3个引脚，所述稳压器的一号引脚与蓄电池的正输出引脚相连，在稳压器的一号引脚和二号引脚之间设有第五电容和第八电阻，在稳压器的二号引脚和三号引脚之间设有第六电容和第九电阻，所述稳压器的三号引脚与驱动电机相连。

所述太阳能电池板均匀分布。

所述一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收装置均包括相串联的第一三极管和第二三极管，在第一三极管的基极和第二三极管的发射极之间设有第七电容和第二电感，在第二三极管的集电极和发射极之间设有相并联的第十电阻和第十一电阻，所述第一三极管的集电极通过第一电感与供能装置相连，所述第二三极管的发射极与控制组件相连。

所述互锁装置包括相并联的第一常开开关、第二常开开关和第三常开开关，在第一常开开关上设有相并联的第一电容、第一电阻和第一按键，在第二常开开关上设有相并联的第二电容、第二电阻和第二按键，在第三常开开关上设有相并联的第三电容、第三电阻和第三按键；在第一电阻、第二电阻和第三电阻上分别设有互锁引脚。

新能源汽车能源回收补偿方法，所述补偿方法包括以下步骤：

S1，新能源汽车启动，控制组件与主供能组件、辅助供能组件和补偿组件建立电气连接，并向主供能组件、辅助供能组件和补偿组件分别传输控制指令，根据新能源汽车的实际路线和行程，通过计时器来分别设定主供能组件、辅助供能组件和补偿组件对应的工作时间t

S2，检测获取新能源汽车行驶过程中的多组温度参数T、压力参数P和位置参数S，形成温度修正矩阵A

S3，基于特征值a的具体数值，分别修正工作时间t

S4，在辅助供能组件工作时间t

S5，在补偿组件工作时间t

检测获取新能源汽车行驶过程中的多组温度参数T、压力参数P和位置参数S，形成温度修正矩阵A

S2.1，设定检测时间间隔r，使检测时间间隔r和主功能组件工作时间t

r＝[t

其中，B设定参量；

S2.2，按照检测时间间隔r，在主供能组件工作时间t

S2.3，筛选出偏差较大的检测参数，将剩余的检测参数分别组成5*5的温度修正矩阵A

S2.4，分别计算出对应的特征值a。

在补偿组件工作时间t

S5.1，分别调节一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收补偿装置的补偿系数C＝L

S5.2，根据主供能组件的剩余电量百分比Q，选取相应级别的回收补偿装置，具体的，满足

(C

其中，P为新能源汽车主功能组件的功率因数；

S5.3，接入互锁引脚，按下互锁按键，对应的互锁装置进入工作状态，以保证需要的回收补偿装置正常动作。

本发明采用上述结构，通过控制组件来传输控制指令、检测新能源汽车的行驶状态和与用户建立通讯；通过主供能组件为新能源汽车提供电能，保证新能源汽车的正常行驶；通过辅助供能组件为新能源汽车提供辅助电能，并为主供能组件进行充电，以使主功能组件保持充足的电量；通过补偿组件回收新能源汽车行驶过程中剩余能源，并对主供能组件进行补偿供能，配合补偿装置和互锁装置保证在同一时间节点只有一个回收补偿装置处于工作状态；通过旋转台和气缸相配合来调节太阳能电池板的高度和角度，使太阳能电池板的发电效率较高，具有简便实用、精准高效的优点。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的控制组件的结构示意图。

图3为本发明的控制器的电气原理图。

图4为本发明的指令传输装置的电气原理图。

图5为本发明的驱动器的电气原理图。

图6为本发明的计时器的电气原理图。

图7为本发明的AD转换器的电气原理图。

图8为本发明的温度传感器的电气原理图。

图9为本发明的压力传感器的电气原理图。

图10为本发明的位置传感器的结构示意图。

图11为本发明的主供能组件的结构示意图。

图12为本发明的供能装置的电气原理图。

图13为本发明的稳压器的电气原理图。

图14为本发明的辅助供能组件的结构示意图。

图15为图14的俯视图。

图16为本发明的补偿组件的结构示意图。

图17为本发明的互锁装置的电气原理图。

图18为本发明的补偿装置的电气原理图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。

如图1-18中所示，新能源汽车能源回收补偿系统，所述补偿系统包括：

控制组件，所述控制组件用于传输控制指令、检测新能源汽车的行驶状态和与用户建立通讯；所述控制组件包括控制器，在控制器上电气连接有指令传输装置、车辆驱动装置和参数检测装置；所述指令传输装置用于向新能源汽车传输控制指令以调节新能源汽车的供能状态；所述车辆驱动装置用于驱动控制新能源汽车的驾驶状态；所述参数检测装置用于检测新能源汽车的温度参数、压力参数和位置参数；

主供能组件，所述主供能组件用于为新能源汽车提供电能，保证新能源汽车的正常行驶；所述主供能组件包括设置在车体底部的供能装置，所述供能装置通过稳压器与车体上设置的4个驱动电机相连，所述驱动电机用于带动新能源汽车移动；

辅助供能组件，所述辅助供能组件用于为新能源汽车提供辅助电能，并为主供能组件进行充电；所述辅助供能组件包括设置在车体顶部的旋转台，在旋转台的顶部通过多个活塞杆向上设置的气缸连接有太阳能电池板，所述旋转台和气缸相配合用于调节太阳能电池板的角度和朝向；

补偿组件，所述补偿组件用于回收新能源汽车行驶过程中剩余能源，并对主供能组件进行补偿供能；所述补偿组件包括一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收装置，在一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收装置之间分别设有互锁装置，所述互锁装置用于保证在同一时间节点只有一个回收补偿装置在工作状态。

所述控制器的型号为STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚，所述控制器通过十五号引脚与参数检测装置相连，所述控制器通过二十六号引脚和二十七号引脚与指令传输装置相连，所述控制器通过三十八号引脚和四十五号引脚与车辆驱动装置相连。

所述参数检测装置包括AD转换器，在AD转换器上设有8个引脚，所述AD转换器通过六号引脚与控制器的十五号引脚相连，在AD转换器的三号引脚上连接有温度传感器、压力传感器和位置传感器，所述温度传感器的型号为DS18B20，所述压力传感器的型号为MIK-P300，所述位置传感器的型号为VCP161X；所述指令传输装置的型号为ESP8266，在指令传输装置上设有8个引脚，所述指令传输装置的四号引脚与控制器的二十六号引脚相连，所述指令传输装置的八号引脚与控制器的二十七号引脚相连；所述车辆驱动装置包括驱动器和计时器，所述驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，所述驱动器的一号引脚与控制器的四十五号引脚相连，在驱动器的十六号引脚上设有第一电磁继电器，在第一电磁继电器上设有相并联的第五电阻和第一二极管，在第一电磁继电器上连接有驱动电机接口，所述驱动器的七号引脚与控制器的三十八号引脚相连，在驱动器的十号引脚上设有第二电磁继电器，在第二电磁继电器上设有相并联的第六电阻和第二二极管，在第二电磁继电器上连接有计时器接口，所述计时器的型号为DS1302，在计时器上设有8个引脚，在计时器的六号引脚和七号引脚之间设有第四电阻和第四电容，所述计时器的七号引脚与计时器接口相连。

所述供能装置包括UPS电源和蓄电池，在UPS电源和蓄电池之间设有交流接触器、隔离开关和应急开关，以为驱动电机持续不间断供电；所述稳压器的型号为LM317，在稳压器上设有3个引脚，所述稳压器的一号引脚与蓄电池的正输出引脚相连，在稳压器的一号引脚和二号引脚之间设有第五电容和第八电阻，在稳压器的二号引脚和三号引脚之间设有第六电容和第九电阻，所述稳压器的三号引脚与驱动电机相连。

所述太阳能电池板均匀分布。

所述一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收装置均包括相串联的第一三极管和第二三极管，在第一三极管的基极和第二三极管的发射极之间设有第七电容和第二电感，在第二三极管的集电极和发射极之间设有相并联的第十电阻和第十一电阻，所述第一三极管的集电极通过第一电感与供能装置相连，所述第二三极管的发射极与控制组件相连。

所述互锁装置包括相并联的第一常开开关、第二常开开关和第三常开开关，在第一常开开关上设有相并联的第一电容、第一电阻和第一按键，在第二常开开关上设有相并联的第二电容、第二电阻和第二按键，在第三常开开关上设有相并联的第三电容、第三电阻和第三按键；在第一电阻、第二电阻和第三电阻上分别设有互锁引脚。

新能源汽车能源回收补偿方法，所述补偿方法包括以下步骤：

S1，新能源汽车启动，控制组件与主供能组件、辅助供能组件和补偿组件建立电气连接，并向主供能组件、辅助供能组件和补偿组件分别传输控制指令，根据新能源汽车的实际路线和行程，通过计时器来分别设定主供能组件、辅助供能组件和补偿组件对应的工作时间t

S2，检测获取新能源汽车行驶过程中的多组温度参数T、压力参数P和位置参数S，形成温度修正矩阵A

S3，基于特征值a的具体数值，分别修正工作时间t

S4，在辅助供能组件工作时间t

S5，在补偿组件工作时间t

检测获取新能源汽车行驶过程中的多组温度参数T、压力参数P和位置参数S，形成温度修正矩阵A

S2.1，设定检测时间间隔r，使检测时间间隔r和主功能组件工作时间t

r＝[t

其中，B设定参量；

S2.2，按照检测时间间隔r，在主供能组件工作时间t

S2.3，筛选出偏差较大的检测参数，将剩余的检测参数分别组成5*5的温度修正矩阵A

S2.4，分别计算出对应的特征值a。

在补偿组件工作时间t

S5.1，分别调节一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收补偿装置的补偿系数C＝L

S5.2，根据主供能组件的剩余电量百分比Q，选取相应级别的回收补偿装置，具体的，满足

(C

其中，P为新能源汽车主功能组件的功率因数；

S5.3，接入互锁引脚，按下互锁按键，对应的互锁装置进入工作状态，以保证需要的回收补偿装置正常动作。

本发明实施例中的新能源汽车能源回收补偿系统及其补偿方法的工作原理为:基于控制器的集成控制作用，结合相应的电气元件和机械结构，再通过多种数学模型和运算方法，能够在新能源汽车行驶过程中进行电能的回收和补偿，有效提升新能源汽车的最大行程和实际续航，增加新能源汽车的能量转化率和工作效率，减少行驶过程中能源的浪费，保证新能源汽车持续运行，使新能源汽车能够适用于长途行驶，即使在寒冷恶劣的环境下，新能源汽车也能够正常启动和运行，从而能够适用于不同品牌和不同规格的新能源汽车。

在整体方案中，补偿系统主要包括：控制组件，控制组件用于传输控制指令、检测新能源汽车的行驶状态和与用户建立通讯；控制组件包括控制器，在控制器上电气连接有指令传输装置、车辆驱动装置和参数检测装置；指令传输装置用于向新能源汽车传输控制指令以调节新能源汽车的供能状态；车辆驱动装置用于驱动控制新能源汽车的驾驶状态；参数检测装置用于检测新能源汽车的温度参数、压力参数和位置参数；主供能组件，主供能组件用于为新能源汽车提供电能，保证新能源汽车的正常行驶；主供能组件包括设置在车体底部的供能装置，供能装置通过稳压器与车体上设置的4个驱动电机相连，驱动电机用于带动新能源汽车移动；辅助供能组件，辅助供能组件用于为新能源汽车提供辅助电能，并为主供能组件进行充电；辅助供能组件包括设置在车体顶部的旋转台，在旋转台的顶部通过多个活塞杆向上设置的气缸连接有太阳能电池板，旋转台和气缸相配合用于调节太阳能电池板的角度和朝向；补偿组件，补偿组件用于回收新能源汽车行驶过程中剩余能源，并对主供能组件进行补偿供能；补偿组件包括一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收装置，在一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收装置之间分别设有互锁装置，互锁装置用于保证在同一时间节点只有一个回收补偿装置在工作状态。

优选的，控制器的型号为STM32F103C8T6，在控制器上设有64个引脚，控制器通过十五号引脚与参数检测装置相连，控制器通过二十六号引脚和二十七号引脚与指令传输装置相连，控制器通过三十八号引脚和四十五号引脚与车辆驱动装置相连，从而构成了整体硬件结构，并且依靠上述整体硬件结构来提升新能源汽车的续航和转换效率，保证新能源汽车的性能。

具体的是，参数检测装置包括AD转换器，在AD转换器上设有8个引脚，AD转换器通过六号引脚与控制器的十五号引脚相连，在AD转换器的三号引脚上连接有温度传感器、压力传感器和位置传感器，温度传感器的型号为DS18B20，压力传感器的型号为MIK-P300，位置传感器的型号为VCP161X；指令传输装置的型号为ESP8266，在指令传输装置上设有8个引脚，指令传输装置的四号引脚与控制器的二十六号引脚相连，指令传输装置的八号引脚与控制器的二十七号引脚相连；车辆驱动装置包括驱动器和计时器，驱动器的型号为ULN2003，在驱动器上设有16个引脚，驱动器的一号引脚与控制器的四十五号引脚相连，在驱动器的十六号引脚上设有第一电磁继电器，在第一电磁继电器上设有相并联的第五电阻和第一二极管，在第一电磁继电器上连接有驱动电机接口，驱动器的七号引脚与控制器的三十八号引脚相连，在驱动器的十号引脚上设有第二电磁继电器，在第二电磁继电器上设有相并联的第六电阻和第二二极管，在第二电磁继电器上连接有计时器接口，计时器的型号为DS1302，在计时器上设有8个引脚，在计时器的六号引脚和七号引脚之间设有第四电阻和第四电容，计时器的七号引脚与计时器接口相连。

对于供能装置，包括UPS电源和蓄电池，在UPS电源和蓄电池之间设有交流接触器、隔离开关和应急开关，以为驱动电机持续不间断供电；稳压器的型号为LM317，在稳压器上设有3个引脚，稳压器的一号引脚与蓄电池的正输出引脚相连，在稳压器的一号引脚和二号引脚之间设有第五电容和第八电阻，在稳压器的二号引脚和三号引脚之间设有第六电容和第九电阻，稳压器的三号引脚与驱动电机相连，从而为新能源汽车上的驱动电机进行持续供电，保证新能源汽车的正常运行。

对于回收补偿装置，包括相串联的第一三极管和第二三极管，在第一三极管的基极和第二三极管的发射极之间设有第七电容和第二电感，在第二三极管的集电极和发射极之间设有相并联的第十电阻和第十一电阻，第一三极管的集电极通过第一电感与供能装置相连，第二三极管的发射极与控制组件相连；一级回收补偿装置、二级回收补偿装置和三级回收装置的区别点在于第一电感和第二电感的比值，方便进行切换和选取。

对于互锁装置，互锁装置包括相并联的第一常开开关、第二常开开关和第三常开开关，在第一常开开关上设有相并联的第一电容、第一电阻和第一按键，在第二常开开关上设有相并联的第二电容、第二电阻和第二按键，在第三常开开关上设有相并联的第三电容、第三电阻和第三按键；在第一电阻、第二电阻和第三电阻上分别设有互锁引脚；互锁引脚来连接不同类别的回收补偿装置，按键来驱动触发不同类型的回收补偿装置。

新能源汽车能源回收补偿方法，主要包括以下步骤：控制组件与主供能组件、辅助供能组件和补偿组件建立电气连接，并向主供能组件、辅助供能组件和补偿组件分别传输控制指令，根据新能源汽车的实际路线和行程，通过计时器来分别设定主供能组件、辅助供能组件和补偿组件对应的工作时间t

具体的，检测获取新能源汽车行驶过程中的多组温度参数T、压力参数P和位置参数S，形成温度修正矩阵A

特别说明的是，本技术方案主要针对的是以电力为主要功能的新能源汽车，能够有效提升汽车的性能，普及程度较高，适用场景多。

综上所述，本发明实施例中的新能源汽车能源回收补偿系统及其补偿方法基于控制器的集成控制作用，结合相应的电气元件和机械结构，再通过多种数学模型和运算方法，能够在新能源汽车行驶过程中进行电能的回收和补偿，有效提升新能源汽车的最大行程和实际续航，增加新能源汽车的能量转化率和工作效率，减少行驶过程中能源的浪费，保证新能源汽车持续运行，使新能源汽车能够适用于长途行驶，即使在寒冷恶劣的环境下，新能源汽车也能够正常启动和运行，从而能够适用于不同品牌和不同规格的新能源汽车。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。