CN108146253A - 一种混合储能的制动能量回收装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合储能的制动能量回收装置及控制方法，包括整车控制系统，传感器单元，ISG永磁同步电机，蓄电池组，超级电容，车载锂电池，所述整车控制系统通过传感器单元接收车中相关的传感器信号，所述ISG永磁同步电机通过变速箱和主减速器与驱动桥相连，所述ISG永磁同步电机连接有AC/DC电路，所述AC/DC电路通过充电开关组中的Ka和Kb分别与蓄电池组和超级电容相连，所述蓄电池组通过DC/DC模块A和充电开关组中的Kd与超级电容相连。本发明可加大电动车制动能量回收比例，有效提高整车的续航里程，减少蓄电池短时间内大功率和大电流的充放电伤害，延长电池的使用寿命，降低整车的成本及后期维护成本，具有广阔的应用前景。

Description

一种混合储能的制动能量回收装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种制动能量回收装置，尤其涉及一种混合储能的制动能量回收装置及控制领域。
背景技术
电动车诞生以来，其续航性能一直是人们关注的焦点，除了改进蓄电池性能和驱动方式外，制动能量回收也是现代电动汽车及混合动力汽车的重要技术之一，也是它们性能优劣的重要指标之一。
制动能量回收的方法有多种，根据储能机理不同，电动汽车能量回收方法主要有飞轮储能、液压储能和电化学储能，飞轮储能就是将制动能量转化为飞轮的旋转动能，并存储于系统中，但飞轮储能的超高速飞轮存在安全隐患，且飞轮重量大、体积大。液压储能要求液压系统的密封性很好，成本较昂贵。电化学储能是一种具有前途的储能方式，可靠性高，制动能量回收率也高，但是若只用蓄电池来回收能量，充放电短时大功率和大电流对蓄电池的损伤很大，所以该发明中采用超级电容和蓄电池组混合储能的方式。
超级电容是介于蓄电池及一般静电电容之间的一种良好的储能元器件，它具有能量转换效率高、质量轻、电流密度高及工作温度范围广等优点。采用超级电容和蓄电池组混合储能能有效提高制动能量回收效率，较少短时大功率和大电流对蓄电池的伤害，提高车辆的续航里程，延长电池的使用寿命。
发明内容
发明目的：本发明的目的是为了解决现有电动车制动能量回收效率较低的问题，提供一种混合储能的制动能量回收装置及控制方法，可加大电动车制动能量回收比例，有效提高整车的续航里程，减少蓄电池短时间内大功率和大电流的充放电伤害，延长电池的使用寿命，降低整车的成本及后期维护成本，具有广阔的应用前景。
技术方案：本发明所述的一种混合储能的制动能量回收装置，包括整车控制系统，传感器单元，ISG永磁同步电机，蓄电池组，超级电容，车载锂电池，所述整车控制系统电连接有传感器单元，通过传感器单元接收车中相关的传感器信号；
所述ISG永磁同步电机通过变速箱连接有主减速器，所述主减速器连接有驱动桥，所述述ISG永磁同步电机连接有AC/DC电路，所述AC/DC电路通过充电开关组中的开关Ka和Kb分别与蓄电池组和超级电容相连，所述蓄电池组通过DC/DC模块A和充电开关组中的Kd与超级电容相连，所述超级电容通过充电开关组中的Kc、DC/DC模块B、稳压装置与车载锂电池相连；
所述蓄电池组分两路通过放电开关组与DC/AC电路相连，所述DC/AC电路与电机控制器连接，所述电机控制器与ISG永磁同步电机相连。
进一步的，电车的制动和电动通过ISG永磁同步电机实现。
进一步的，所述蓄电池组通过DC/DC模块A和充电开关组中的开关Kd给超级电容快速充电。
进一步的，所述超级电容在一定条件下通过充电开关组中的开关Kc、DC/DC模块B、稳压装置给车载锂电池充电。
进一步的，所述蓄电池组分两路与DC/AC电路相连，一路是蓄电池组与超级电容并联后通过放电开关组中的Kf与DC/AC电路相连，另一路是蓄电池组通过放电开关组中的Ke直接与DC/AC电路相连。
本发明还公开了上述一种混合储能的制动能量回收装置的控制方法：
(Ⅰ)车辆制动时，即ISG永磁同步电机处于再生制动状态时，放电开关组全部断开，充电开关组中的Kb断开，Ka闭合，即超级电容回路接通，蓄电池组回路断开，ISG永磁同步电机的制动能量全部充入超级电容，传感器单元实时检测超级电容电量是否充满，若超级电容已经充满，则充电开关组中的Ka断开，Kb闭合，即超级电容回路断开，蓄电池组回路接通，ISG永磁同步电机的制动能量对蓄电池组进行充电；
（Ⅱ）车辆正常行驶时，放电开关组中的Ke闭合，Kf断开，即蓄电池组直接驱动ISG永磁同步电机运转，车辆正常行驶，若传感器单元检测到超级电容电量已满，则充电开关组中的Kc闭合，超级电容经过DC/DC模块B和稳压装置对车载锂电池充电，当超级电容降低到设定值时，则Kc断开，停止充电，以便下次制动时超级电容回收制动能量；
（Ⅲ）车辆启动、加速、爬坡行驶时，如果超级电容达到一定的电压值，放电开关组中的Ke断开，Kf闭合，即超级电容与蓄电池组并联同时为ISG永磁同步电机提供电源，以便减少短时大功率和大电流对蓄电池的损伤；若超级电容电压没有达到该电压值，Ke闭合，Kf断开，则蓄电池组先单独为ISG永磁同步电机供电，同时充电开关组中的Kd闭合2秒，蓄电池组通过DC/DC模块A对超级电容快速充电，达到一定电压值后，Ke断开，Kf闭合，超级电容与蓄电池组共同作用。
有益效果：本发明可加大电动车制动能量回收比例，有效提高整车的续航里程，减少蓄电池短时间内大功率和大电流的充放电伤害，延长电池的使用寿命，降低整车的成本及后期维护成本，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
如图1所示的一种混合储能的制动能量回收装置，包括整车控制系统，传感器单元，ISG永磁同步电机，蓄电池组，超级电容，车载锂电池，所述整车控制系统通过传感器单元接收车中相关的传感器信号，所述ISG永磁同步电机通过变速箱和主减速器与驱动桥相连，所述ISG永磁同步电机连接有AC/DC电路，所述AC/DC电路通过充电开关组1中的开关Ka和开关Kb分别与蓄电池组和超级电容相连，所述蓄电池组通过DC/DC模块A和充电开关组1中的开关Kd与超级电容相连，所述超级电容通过充电开关组1中的开关Kc、DC/DC模块B、稳压装置与车载锂电池相连，所述蓄电池组分两路与DC/AC电路相连，一路是蓄电池组与超级电容并联后通过放电开关组2中的开关Kf与DC/AC电路相连，另一路是蓄电池组通过放电开关组2中的开关Ke直接与DC/AC电路相连，所述DC/AC电路与电机控制器连接，所述电机控制器与ISG永磁同步电机相连。
上述的一种混合储能的制动能量回收装置的控制方法，包括以下几点：
(Ⅰ)车辆制动时，即ISG永磁同步电机处于再生制动状态时，放电开关组全部断开，充电开关组中的Kb断开，Ka闭合，即超级电容回路接通，蓄电池组回路断开，ISG永磁同步电机的制动能量全部充入超级电容，传感器单元实时检测超级电容电量是否充满，若超级电容已经充满，则充电开关组中的Ka断开，Kb闭合，即超级电容回路断开，蓄电池组回路接通，ISG永磁同步电机的制动能量对蓄电池组进行充电。
（Ⅱ）车辆正常行驶时，放电开关组中的Ke闭合，Kf断开，即蓄电池组直接驱动ISG永磁同步电机运转，车辆正常行驶，若传感器单元检测到超级电容电量已满，则充电开关组中的Kc闭合，超级电容经过DC/DC模块B和稳压装置对车载锂电池充电，当超级电容降低到设定值时，则Kc断开，停止充电，以便下次制动时超级电容回收制动能量。
（Ⅲ）车辆启动、加速、爬坡行驶时，如果超级电容达到一定的电压值，放电开关组中的Ke断开，Kf闭合，即超级电容与蓄电池组并联同时为ISG永磁同步电机提供电源，以便减少短时大功率和大电流对蓄电池的损伤。若超级电容电压没有达到该电压值，Ke闭合，Kf断开，则蓄电池组先单独为ISG永磁同步电机供电，同时充电开关组中的Kd闭合2秒，蓄电池组通过DC/DC模块A对超级电容快速充电，达到一定电压值后，Ke断开，Kf闭合，超级电容与蓄电池组共同作用。
本发明的一种混合储能的制动能量回收装置及控制方法，可加大电动车制动能量回收比例，有效提高整车的续航里程，减少蓄电池短时间内大功率和大电流的充放电伤害，延长电池的使用寿命，降低整车的成本及后期维护成本，具有广阔的应用前景。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种混合储能的制动能量回收装置，其特征在于：包括整车控制系统，传感器单元，ISG永磁同步电机，蓄电池组，超级电容，车载锂电池，所述整车控制系统电连接有传感器单元，通过传感器单元接收车中相关的传感器信号；
所述ISG永磁同步电机通过变速箱连接有主减速器，所述主减速器连接有驱动桥，所述述ISG永磁同步电机连接有AC/DC电路，所述AC/DC电路通过充电开关组（1）中的开关Ka和Kb分别与蓄电池组和超级电容相连，所述蓄电池组通过DC/DC模块A和充电开关组（1）中的Kd与超级电容相连，所述超级电容通过充电开关组（1）中的Kc、DC/DC模块B、稳压装置与车载锂电池相连；
所述蓄电池组分两路通过放电开关组与DC/AC电路相连，所述DC/AC电路与电机控制器连接，所述电机控制器与ISG永磁同步电机相连。
2.根据权利要求1所述的一种混合储能的制动能量回收装置，其特征在于：电车的制动和电动通过ISG永磁同步电机实现。
3.根据权利要求1所述的一种混合储能的制动能量回收装置，其特征在于：所述蓄电池组通过DC/DC模块A和充电开关组（1）中的开关Kd给超级电容快速充电。
4.根据权利要求1所述的一种混合储能的制动能量回收装置，其特征在于：所述超级电容在一定条件下通过充电开关组（1）中的开关Kc、DC/DC模块B、稳压装置给车载锂电池充电。
5.根据权利要求1所述的一种混合储能的制动能量回收装置，其特征在于：所述蓄电池组分两路与DC/AC电路相连，一路是蓄电池组与超级电容并联后通过放电开关组（2）中的Kf与DC/AC电路相连，另一路是蓄电池组通过放电开关组（2）中的Ke直接与DC/AC电路相连。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种混合储能的制动能量回收装置的控制方法，其特征在于：
(Ⅰ)车辆制动时，即ISG永磁同步电机处于再生制动状态时，放电开关组全部断开，充电开关组中的Kb断开，Ka闭合，即超级电容回路接通，蓄电池组回路断开，ISG永磁同步电机的制动能量全部充入超级电容，传感器单元实时检测超级电容电量是否充满，若超级电容已经充满，则充电开关组中的Ka断开，Kb闭合，即超级电容回路断开，蓄电池组回路接通，ISG永磁同步电机的制动能量对蓄电池组进行充电；
（Ⅱ）车辆正常行驶时，放电开关组中的Ke闭合，Kf断开，即蓄电池组直接驱动ISG永磁同步电机运转，车辆正常行驶，若传感器单元检测到超级电容电量已满，则充电开关组中的Kc闭合，超级电容经过DC/DC模块B和稳压装置对车载锂电池充电，当超级电容降低到设定值时，则Kc断开，停止充电，以便下次制动时超级电容回收制动能量；
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