[發明專利]一種電動車用伺服式儲能機構及其控制方法

有效

• 申請號: 202110676584.4
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113183765B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 呂愛群;郝鐵軍;羊智平;趙豫鳳;唐智鵬
• 申請（專利權）人: 桂林星辰科技股份有限公司
• 主分類號: B60L7/18
• 分類號: B60L7/18;B60L1/00
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

本發明公開一種電動車用伺服式儲能機構及其控制方法，利用儲能電機和儲能飛輪的轉動部件的轉動動能來存儲能量的儲能機構，并通過整車伺服驅動器或變頻器將整車制動的能量高效且大功率地轉化為儲能電機轉子及軸上安裝的儲能飛輪的旋轉動能進行暫存，繼而以受控的功率將儲能飛輪儲能轉化為電能高效率地轉存至整車電池或整車供用電裝置使用，或者以較大的功率將儲能飛輪儲能轉回電能驅動電動車運行。本發明的儲能機構可以高效率的短時存儲電能和釋放電能，以達到節省能量的目的。

技術領域

本發明涉及電動車技術領域，具體涉及一種電動車用伺服式儲能機構及其控制方法。

背景技術

當電動車制動時，通常分為兩級制動狀態：第一級為電制動，驅動器通過對電機實施反向驅動扭矩控制來實施制動，將車的動能轉化為電能進入公共直流母線。第二級為機械制動，將車的動能直接消耗在制動器上。為了更好地節能，整車控制策略在實施控制時，總是傾向于在確保制動效果的情況下用電制動功能盡可能多地回收能量，以達到節能的目的。

受電動車動力電池的充電、放電倍率限制，電池充電瞬時功率受限，電動車的電制動功能將動能轉化為電能送入公共直流母線時，電池充電系統不一定能夠將電能迅速、高效地存入電池，當制動回饋的電能功率過大時，要么因為大功率充電儲能導致儲能效率降低，要么電能來不及存儲導致母線電壓提升后經泄能電阻消耗掉以確保系統安全。通常的整車控制策略是，當出現上述情況時，制動仍然大量依靠機械制動來消耗，即制動能量不能全部回收。由于電池的充電效率及放電時的效率都不高，大電流充放電的效率就更低，造成傳統方案的能量回收再利用效率較低。

發明內容

本發明所要解決的是現有電動車的能量回收再利用效率較低的問題，提供一種電動車用伺服式儲能機構及其控制方法，其具有很高的電能存儲、電能取用效率，同時有很好的經濟性。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種電動車用伺服式儲能機構，包括進線濾波電容、功率模塊、儲能電機、儲能飛輪、電壓采樣模塊、電流采樣模塊、檢測單元、以及運算及控制模塊；進線濾波電容跨接于公共直流母線上；公共直流母線的一側分為兩路，一路與整車伺服驅動器或整車變頻器的直流母線連接，另一路經由整車電池充放電單元與整車電池連接；公共直流母線的另一側與功率模塊的直流母線連接；功率模塊的輸出端與儲能電機連接；儲能飛輪連接在儲能電機的轉軸上；電壓采樣模塊并接在進線濾波電容和功率模塊之間的公共直流母線上；電流采樣模塊串接在功率模塊與儲能電機之間；檢測單元安裝在儲能電機的轉軸上；電壓采樣模塊、電流采樣模塊和檢測單元的輸出端與運算及控制模塊的輸入端連接；運算及控制模塊的輸出端與功率模塊的控制端連接。

上述方案中，儲能電機為同步儲能電機或異步儲能電機。

上述方案中，檢測單元為速度檢測單元和/或位置檢測單元。

上述方案中，儲能飛輪經過增速機構與儲能電機的轉軸相連。

上述伺服式儲能機構所實現的一種電動車用伺服式儲能機構的控制方法，具體過程如下：

當整車伺服驅動器或變頻器對整車驅動電機實施電制動時，來自整車的動能被轉化成電能回饋進入公共直流母線，使得公共直流母線的電壓從正常值U0開始上升；當公共直流母線的電壓上升至第一預設值U1時，整車電池充放電單元轉入向整車電池充電的狀態；

當整車伺服驅動器或變頻器回饋至公共直流母線的電能的功率大于整車電池充放電單元向整車電池充電的功率時，公共直流母線的電壓繼續上升；當公共直流母線的電壓上升至高于第二預設值U2時，伺服式儲能機構開始工作，功率模塊在運算及控制模塊的控制下，輸出與儲能電機的預設轉動方向相同的驅動扭矩來驅動儲能電機轉動，將公共直流母線上的電能轉化為動能存儲于儲能電機與儲能飛輪構成的旋轉軸系上；