[發明專利]一種電動汽車用電容充放電控制方法

無效

• 申請號: 201210087578.6
• 申請日: 2012-03-29
• 公開（公告）號: CN102624059A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 李廷勇;徐長勤
• 申請（專利權）人: 青島易特優電子有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 青島高曉專利事務所 37104
• 代理人: 張世功

技術領域：

本發明屬于汽車節能設備技術領域，涉及一種電動汽車用的環保型驅動控制式超級電容再生制動能量回收和利用系統，特別是一種電動汽車用電容充放電控制方法。

背景技術：

現有的電動汽車在頻繁起步、爬坡和制動過程中，容易造成其功率需求曲線的不斷變化，在城市道路的工況下更是如此。通常，一輛高性能的電動汽車的峰值功率與平均功率之比可達16∶1，但是這些峰值功率的特點是持續時間一般都比較短，需求的能量并不高。對于純電動汽車而言，這就意味著要么汽車動力性不足，要么電壓總線上要經常承受大的尖峰電流，這無疑會損害電池的壽命；但如果使用功率比較大的超級電容，當瞬時功率需求較大時，由超級電容提供尖峰功率，并且在制動回饋時吸收尖峰功率，就可以減輕對電池的壓力，從而可以增加起步、加速時系統的功率輸出，而且可以高效地回收大功率的制動能量，還可以提高蓄電池的使用壽命，改善其放電性能。

目前，制約電動汽車廣泛推廣應用的一個重要因素之一是其續航里程短，如何充分利用電動汽車再生制動能量是節約能源和提高電動汽車續航里程的關鍵。國內現有的電動汽車上的再生制動系統都是在車輛制動時，使電機工作于發電工況，將動能或重力勢能轉化為電能不加控制的直接回饋到蓄電池中，起動時再由蓄電池大電流放電加以利用。這種技術方案的主要缺點是車輛頻繁制動和起動時會使蓄電池頻繁地大電流充、放電，因為過充過放對電池造成一定的損失，影響電池的壽命；另外，電池作為電動車的唯一電源，在車輛加速或爬坡時，電池會大電流放電，對電池的壽命不利。超級電容是近年來研究開發出來的一種新型儲能器件，這種超級電容的電容量遠遠大于普通電容，目前可達到幾千甚至數萬法拉，國內外均有成型產品應用；況且超級電容的儲能作用已在地鐵列車中推廣使用，本申請人也已在國內獲批相關專利。與地鐵不同的是，地鐵列車只用超級電容作為再生制動能量儲存的單一載體，而本方案的電動汽車再生制動時能量儲存的載體是兩種，即蓄電池和超級電容同時起制動能量吸收作用，超級電容具有動態響應好、功率密度大、壽命長等特點，適合于瞬時大功率充放電的場合，恰好與蓄電池充電時動態響應差、要求恒流恒壓等特點形成互補；所以，探討一種利用超級電容儲存電動汽車在制動過程中的能量并有效地再利用是很有前景的技術方案。

發明內容：

本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計一種應用于電動汽車的，利用超級電容儲存電能和釋放電能場合的電動汽車用電容充放電控制方法，實現有效儲存和放電供電的控制技術。

為了實現上述目的，本發明針對單獨由蓄電池進行再生制動能量回收的技術存在的缺陷和不足，設計和提供一種電動汽車超級電容再生制動能量儲存系統，在蓄電池對電動汽車再生制動能量儲存的基礎上增加一組用超級電容模組作為再生制動能量儲存的載體，超級電容模組及其充放電控制系統與蓄電池形成能量供給和儲存互補；平時蓄電池以平均功率提供電動汽車運行所需大部分能源，在制動工況時，電動汽車再生制動以峰值功率回饋能量通過充放電控制器存儲于超級電容中，在車輛起動、加速和爬坡時，超級電容充放電控制器將超級電容模組中儲存的能量以瞬間高能量大電流的形式釋放出來，與蓄電池并聯向電動汽車電機供電，以滿足電動汽車起動和加速的需求。

本發明實現對超級電容充放電控制的方法包括下列步驟：

(1)、先接通超級電容充放電控制器的電源，使其進入待運行狀態；

(2)、對超級電容充放電控制器進行自動初檢，使各執行部件進入備檢測狀態；

(3)、對超級電容充放電控制器進行初始化；

(4)、分別檢測并記錄電纜母線電壓U和超級電容模組的電壓Uc；分別檢測超級電容模組放電起始母線電壓Ux和充電起始母線電壓Us；分別檢測超級電容模組的最低電壓Ucx和最高電壓Ucs；

(5)、分別分組比較步驟(4)中測得的各電壓值，即比較U、Uc與Ux、Ucx；U、Uc與Us、Ucs；

(6)如U≤Ux和Uc≥Ucx，對超級電容模組的電流、電壓進行雙環比例積分(PI)控制，使超級電容充放電控制電路下半橋獨立工作，從而使超級電容模組放電；

(7)如果U≥Us和Uc≤Ucs，對超級電容模組的電流、電壓進行雙環比例積分(PI)控制，使超級電容充放電控制電路上半橋獨立工作，從而使超級電容模組充電；

(8)反復步驟(3)、(4)、(5)、(6)和(7)，實現對超級電容模組的充電和放電控制。