CN103683456A - 一种混合动力公交超级电容与锂电池并联电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力公交超级电容与锂电池并联电路，所述电路包括如下结构：在超级电容和锂电池之间具备串联的IGBT模块T1与电感L1,电感L1一端连接T1的发射极，另一端连接如下三个并联的通路：串联的发电机和发电开关S1；串联的变频器、驱动电机；超级电容；所述锂电池的通路带有电流采样单元及储能电容C1，通过熔断器F1至IGBT T1集电极，IGBT发射极下方串联一个大功率二极管D2；所述IGBT模块的集电极和发射极之间还串联一个反并联二极管D1。改善整车燃油消耗,保护锂电池避免大电流充放电，延长其使用寿命能起到良好效果，运用范围广。

Description

一种混合动力公交超级电容与锂电池并联电路

技术领域

本发明涉及一种混合动力公交超级电容与锂电池并联电路，属于汽车电路领域。

背景技术

目前现有的混合动力公交车上超级电容主要用于整车起步与刹车能量回收，锂电池参与驱动过程中当超级电容电量不足时的整车驱动，但不参与能量回收，主要原因是基于锂电池充电建立时间长，回收效率低。超级电容可实现大电流的快充快放，不存在效率的问题，但依然存在一种可能，当超级电容能量足时，回收作用失效，产生制动能量流失。超级电容与锂电池通过双向DC-DC实现并联方案，电容与电池之间可实现能量互换，既可实现电容电量不足时电池参与整车驱动，同时在在电容能量足时又可利用DC-DC缓慢向电池实现能量补充，增加整车能量回收效率。

发明内容

本发明提供一种混合动力公交超级电容与锂电池并联电路，

所述电路包括如下结构：超级电容；锂电池；

在超级电容和锂电池之间具备串联的IGBT模块T1与电感L1,电感L1一端连接T1的发射极，另一端连接如下三个并联的通路：串联的发电机和发电开关S1，所述发电机和发电开关S1串联后的开关侧一端连接电感L1，发电机侧接地；串联的变频器、驱动电机，所述变频器的Vcc端连接电感L1，接地端接地；超级电容，一端连接电感L1，另一端接地；

所述锂电池的通路带有电流采样单元及储能电容C1，通过熔断器F1至IGBT T1集电极，当超级电容的电压瞬间被负载拉低时，控制T1实现电池放电，IGBT发射极下方串联一个大功率二极管D2，起续流作用；

所述IGBT模块的集电极和发射极之间还串联一个反并联二极管D1。

进一步地，所述IGBT模块的驱动端并联TVS管及电阻电容起限压保护作用。

进一步地，所述电流采样单元采用互感器，用于采集电容通路充电与放电电流。

进一步地，发电机发电时或刹车回电时，优先给电容充电，当电容电压高于电池电压时，经电感L1通过IGBT之间的反并联二极管D1向电池充电；

当超级电容电压高于锂电池时，则通过二极管以自适应的方式向电池缓慢充电，回收若超级电容无法容纳也可通过此方式由电池回收；充电而电池做为后续补充电流则通过BOOST升压方式供给超级电容或者是负载。

若单独使用超级电容完成整车起步及吸收制动能量工作,据目前数据可以实现节油率20%左右,而使用超级电容器与锂电池并联作为混合动力公交的辅助动力,则能够实现节油率25%-30%,对于改善整车燃油消耗,保护锂电池避免大电流充放电,延长其使用寿命能起到良好效果。运用范围也可适当扩展，不但可与目前传统柴油公交，天然气公交，动力系统同样也可适用于纯电型公交车，纯电型叉车等。

附图说明

通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中：

图1为本发明的电路原理图。

具体实施方式

在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。

超级电容与锂电池并联实现能量互转，即锂电池可以给超级电容充电，而超级电容变可以把能量存贮于锂电池，从而可以把尽可能收集制动回收能源，节约整车耗油。

如图1所示，本发明提供一种混合动力公交超级电容与锂电池并联电路，所述电路包括如下结构：

电池通路带有电流采样单元及储能电容C1，通过熔断器F1至IGBT T1集电极，T1带相应的电压保护电路如TVS管，限流电阻R1及电容C2组成，当超级电容的电压瞬间被负载拉低时，控制T1实现电池放电，IGBT发射极下方的大功率二极管D2主要起续流作用。

发电机发电时或刹车回电时，优先给电容充电，当电容电压高于电池电压时，经电感L1通过IGBT之间的反并联二极管D1向电池充电。

上述方案是超级电容与锂电池并联，前提是发电机发电电流可控且回收电流可控、铝电池内部带保护电压，过压保护与过流保护。

当超级电容电压高于锂电池时，则通过二极管以自适应的方式向电池缓慢充电，回收若超级电容无法容纳也可通过此方式由电池回收，提高回电效率。充电而电池做为后续补充电流则通过BOOST升压方式供给超级电容或者是负载。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种混合动力公交超级电容与锂电池并联电路，其特征在于：

所述电路包括如下结构：超级电容；锂电池；

在超级电容和锂电池之间具备串联的IGBT模块T1与电感L1,电感L1一端连接T1的发射极，另一端连接如下三个并联的通路：串联的发电机和发电开关S1，所述发电机和发电开关S1串联后的开关侧一端连接电感L1，发电机侧接地；串联的变频器、驱动电机，所述变频器的Vcc端连接电感L1，接地端接地；超级电容，一端连接电感L1，另一端接地；

所述锂电池的通路带有电流采样单元及储能电容C1，通过熔断器F1至IGBT T1集电极，当超级电容的电压瞬间被负载拉低时，控制T1实现电池放电，IGBT发射极下方串联一个大功率二极管D2，起续流作用；

所述IGBT模块的集电极和发射极之间还串联一个反并联二极管D1。

2.根据权利要求1所述的混合动力公交超级电容与锂电池并联电路，其特征在于：

所述IGBT模块的驱动端并联TVS管及电阻电容起限压保护作用。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力公交超级电容与锂电池并联电路，其特征在于：

所述电流采样单元采用互感器，用于采集电容通路充电与放电电流。

4.根据权利要求3所述的混合动力公交超级电容与锂电池并联电路，其特征在于：

发电机发电时或刹车回电时，优先给电容充电，当电容电压高于电池电压时，经电感L1通过IGBT之间的反并联二极管D1向电池充电；

当超级电容电压高于锂电池时，则通过二极管以自适应的方式向电池缓慢充电，回收若超级电容无法容纳也可通过此方式由电池回收；充电而电池做为后续补充电流则通过BOOST升压方式供给超级电容或者是负载。

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