CN209488242U - 用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，包括低压电能储存电路和升压电路；低压电能储存电路通过第一开关电路与电机连接的变频器连接，低压电能储存电路通过第二开关电路与升压电路连接，升压电路与高压蓄电池连接且通过第一开关电路与变频器连接；第一开关电路用于通过电池管理系统BMS驱动使变频器与低压电能储存电路导通或者使变频器与升压电路和高压蓄电池导通，第二开关电路用于通过电池管理系统BMS驱动使低压电能储存电路与升压电路断开或导通。本实用新型可通过低压电能储存电路回收电能、通过升压电路释放电能，既保证车辆在较低车速下也能实现能量回收，又保证了充分释放所回收的电能，具有节能效果。

Description

用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路

技术领域

本实用新型属于新能源汽车技术领域， 具体涉及一种用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路。

背景技术

随着新能源汽车的发展，节省电能以便提高续航里程成为车辆性能的重要需求之一，目前的方法是电机发电后给蓄电池充电的方式，由于新能源汽车用的电机的绕组匝数一般比较少，当作为发电机使用时，发电电压较低，无法达到电池的充电电压，只有达到较高的转速后，电机发电电压才能够达到或超过电池的充电电压；另外，即使电机的发电电压达到了电池的充电电压，其能够给电池提供的充电电流也较小；因此，导致大多数情况下电动车辆的动能不能有效回收；在车速较低且频繁起停的程式道路工况，发电电压较低导致无法有效回收电能的缺陷尤为明显。这就需要一种能够在车辆较低速度下有效回收能量的电路来解决上述问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，本用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路可通过低压电能储存电路回收电能、通过升压电路释放电能，既保证车辆在较低车速下也能实现能量回收，又保证了充分释放所回收的电能，具有很好的节能效果。

为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，包括第一开关电路、第二开关电路、低压电能储存电路和升压电路；

所述低压电能储存电路通过第一开关电路与电动车辆的电机连接的变频器连接，所述低压电能储存电路通过第二开关电路与升压电路连接，所述升压电路与电动车辆的高压蓄电池连接且升压电路通过所述第一开关电路与变频器连接；

所述第一开关电路用于通过电动车辆内的电池管理系统BMS驱动从而使变频器与低压电能储存电路导通或者使变频器均与升压电路和高压蓄电池导通，所述第二开关电路用于通过电动车辆内的电池管理系统BMS驱动从而使低压电能储存电路与升压电路断开或导通。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述低压电能储存电路通过第一开关电路与电动车辆的电机连接的变频器的正极连接，所述升压电路与电动车辆的高压蓄电池的正极连接且通过所述第一开关电路与变频器的正极连接，所述低压电能储存电路和升压电路均与变频器的负极连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述低压电能储存电路采用电容C1，所述电容C1的正极通过第一开关电路与变频器的正极连接，负极与变频器的负极连接以及通过第二开关电路与升压电路连接。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一开关电路采用单刀双掷继电器S1，所述单刀双掷继电器S1的动触点与变频器的正极连接，单刀双掷继电器S1的常闭触点与高压蓄电池的正极和升压电路连接，单刀双掷继电器S1的常开触点与低压电能储存电路的电容C1的正极连接，所述单刀双掷继电器S1与电池管理系统BMS连接，电池管理系统BMS用于驱动单刀双掷继电器S1动作。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第二开关电路采用三极管Q1，所述三极管Q1的集电极与升压电路连接，发射极与电容C1的负极连接，基极与电池管理系统BMS连接，电池管理系统BMS用于驱动三极管Q1导通或截止。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述升压电路包括升压变压器T1和二极管D1，所述升压变压器T1原边的一端与电容C1的正极连接，原边的另一端与三极管Q1的集电极连接，升压变压器T1副边的一端与二极管D1的正极连接，副边的另一端与高压蓄电池的负极连接，二极管D1的负极与单刀双掷继电器S1的常闭触点连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过低压电能储存电路回收电能、通过升压电路释放电能，即使电机发电时发电电压较低，发电电压一般也高于低压电能储存电路的所需电压，因此可实现能量回收，既保证了车辆在较低车速下刹车也能实现能量回收，又保证了充分释放所回收的电能，具有很好的节能效果。

附图说明

图1 为本实用新型的电路连接框图。

图2为本实用新型处于充电状态的电路连接示意图。

图3为本实用新型处于放电状态的电路连接示意图。

具体实施方式

下面根据图1至图3对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：

一种用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，包括第一开关电路、第二开关电路、低压电能储存电路和升压电路；所述低压电能储存电路通过第一开关电路与电动车辆的电机连接的变频器连接，所述低压电能储存电路通过第二开关电路与升压电路连接，所述升压电路与电动车辆的高压蓄电池连接且升压电路通过所述第一开关电路与变频器连接；所述第一开关电路用于通过电动车辆内的电池管理系统BMS驱动从而使变频器与低压电能储存电路导通或者使变频器均与升压电路和高压蓄电池导通，所述第二开关电路用于通过电动车辆内的电池管理系统BMS驱动从而使低压电能储存电路与升压电路断开或导通。

本实施例的第一开关电路可设置在变频器的正极与高压蓄电池的正极、低压电能储能电路的连接位置，如图1所示，低压电能储存电路通过第一开关电路与电动车辆的电机连接的变频器的正极连接，低压电能储存电路通过第二开关电路与升压电路连接，升压电路直接与高压蓄电池的正极连接且通过第一开关电路与变频器的正极连接，低压电能储存电路和升压电路均与变频器的负极连接；其中第一开关电路用于通过电动车辆内的电池管理系统BMS驱动从而使变频器的正极与低压电能储存电路导通或者使变频器的正极均与升压电路和高压蓄电池的负极导通，所述第二开关电路用于通过电动车辆内的电池管理系统BMS驱动从而使低压电能储存电路与升压电路断开或导通。当然，本实施例的第一开关电路也可设置在变频器的负极与高压蓄电池的负极、低压电能储能电路的连接位置，通过驱动第一开关电路从而使变频器的负极与低压电能储存电路导通或者使变频器的负极均与升压电路和高压蓄电池的负极导通。

参见图1，本实施例采用在给变频器供应高压电的回路中，设置一个用于储存电机发出的电能的低于高压蓄电池的低压电能储存电路，当电机发电时，可通过驱动第一开关电路动作从而使变频器的高压正极与高压蓄电池断开，转而与所述的低压电能储存电路导通，驱动第二开关电路使低压电能储存电路与升压电路断开，这样，只要电机的发电电压高于低压电能储存电路的所需电压，该低压电能储存电路就可以被充电，从而实现较低转速下刹车能量回收。当需要将低压电能储存电路储存的能力释放出来时（或者给高压蓄电池充电，或者直接将电能输送给变频器），再通过驱动第二开关电路使低压电能储存电路与升压电路导通，驱动第一开关电路，使变频器的高压正极与低压电能储存电路断开，转而与高压蓄电池正极导通，此时低压电能储存电路通过升压电路升压（如变压器或电荷泵等能够将低电压转变为高电压的升压器件构成升压电路），构成高电压电源，把回收的电能释放出来。本实施例通过低压电能储存电路回收电能、通过升压电路释放电能，既保证车辆在较低车速下也能实现能量回收，又保证了充分释放所回收的电能，具有很好的节能效果。当然，其中驱动第一开关电路动作从而使变频器的高压正极与高压蓄电池断开，也可以是将第一开关电路设置变频器的负极端，使变频器的负极与高压蓄电池断开，或者正极和负极同时断开，等等能够避免高压蓄电池给低压电能电路充电的方法。

参见图2，所述低压电能储存电路采用电容C1，所述电容C1的正极通过第一开关电路与变频器的正极连接，负极与变频器的负极连接以及通过第二开关电路与升压电路连接。所述第一开关电路采用单刀双掷继电器S1（或者具有单刀双掷功能的电子电路等），所述单刀双掷继电器S1的动触点与变频器的正极连接，单刀双掷继电器S1的常闭触点与高压蓄电池的正极和升压电路连接，单刀双掷继电器S1的常开触点与低压电能储存电路的电容C1的正极连接，所述单刀双掷继电器S1的线圈与电池管理系统BMS连接，电池管理系统BMS用于驱动单刀双掷继电器S1动作。所述第二开关电路采用三极管Q1，所述三极管Q1的集电极与升压电路连接，发射极与电容C1的负极连接，基极与电池管理系统BMS连接，电池管理系统BMS用于驱动三极管Q1导通或截止。所述升压电路包括升压变压器T1和二极管D1，所述升压变压器T1原边的一端与电容C1的正极连接，原边的另一端与三极管Q1的集电极连接，升压变压器T1副边的一端与二极管D1的正极连接，副边的另一端与高压蓄电池的负极连接，二极管D1的负极与单刀双掷继电器S1的常闭触点和高压蓄电池的正极连接。

本实施例的图2为本实施例低压电能储存电路处于充电状态的电路连接示意图，当车辆处于刹车能量回收状态时，即电机处于发电状态时，电池管理系统BMS驱动单刀双掷继电器S1动作，使变频器的正极与高压蓄电池的正极断开，转而与电容C1的正极导通，驱动三极管Q1使三极管Q1截止，此时虽然车辆处于较低转速下的刹车状态时电机发电电压较低，但是电机的发电电压仅需高于电容C1的电压（车辆处于较低转速下刹车状态时电机发电电压一般高于电容C1的电压），电机即可通过变频器为电容C1充电。当电容C1需要放电时，电池管理系统BMS驱动三极管Q1使三极管Q1导通，驱动单刀双掷继电器S1动作，使变频器的正极与电容C1的正极断开，转而与高压蓄电池的正极导通，此时，电容C1释放电能，通过升压变压器T1升压后，为高压蓄电池充电或变频器供电，图3为本实施例低压电能储存电路处于放电状态的电路连接示意图。

目前的电动车辆用电池管理系统BMS通常包含以下功能组成部分:数据采集、剩余容量（SOC）的估算、电气控制（充放电控制、均衡控制等）、热管理、安全管理和数据通信。BMS的主要工作原理可简单归纳为:数据采集电路首先采集电池状态信息数据（如电池剩余容量（SOC）、电池温度等等）、电机信息（如电机转速、扭矩、电机温度等等）、车辆信息（如车速、刹车状态、防死锁刹车系统ABS等等）的估算，再由电子控制单元（ECU）进行数据处理和分析，然后根据分析结果对系统内的相关功能模块发出控制指令，控制电机、电池的工作状态，并向外界传递信息。本实施例的电池管理系统BMS属于成熟技术，具体与第一开关电路、第二开关电路的连接构造也是属于现有技术，电池管理系统BMS判断车辆是否处于中低速的减速或制动状态从而判断电机是否处于发电状态也是成熟技术。

本实施例的用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路的回收过程，包括：

（1）当电动车辆内的电池管理系统BMS监测到车辆处于较低转速下的刹车状态时，即电机处于发电状态时，电池管理系统BMS驱动第一开关电路，使变频器与低压电能储存电路导通且变频器与高压蓄电池断开，驱动第二开关电路，使升压电路与低压电能储存电路断开，此时电机通过变频器为低压电能储存电路充电；

（2）电池管理系统BMS判断低压电能储存电路是否需要放电，当需要放电时，电池管理系统BMS驱动第二开关电路，使低压电能储存电路与升压电路导通，驱动第一开关电路，使变频器均与升压电路和高压蓄电池导通且变频器与低压储能电路断开，此时低压电能储存电路通过升压电路升压后给高压蓄电池充电或者给变频器供电。

本实施例中的升压式刹车能量回收电路，既可以是实施例说明的与变频器的正负极相连，也可以是通过整流电路与电机的三相线相连。

本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，其特征在于，包括第一开关电路、第二开关电路、低压电能储存电路和升压电路；

所述低压电能储存电路通过第一开关电路与电动车辆的电机连接的变频器连接，所述低压电能储存电路通过第二开关电路与升压电路连接，所述升压电路与电动车辆的高压蓄电池连接且升压电路通过所述第一开关电路与变频器连接；

所述第一开关电路用于通过电动车辆内的电池管理系统BMS驱动从而使变频器与低压电能储存电路导通或者使变频器均与升压电路和高压蓄电池导通，所述第二开关电路用于通过电动车辆内的电池管理系统BMS驱动从而使低压电能储存电路与升压电路断开或导通。

2.根据权利要求1所述的用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，其特征在于，所述低压电能储存电路通过第一开关电路与电动车辆的电机连接的变频器的正极连接，所述升压电路与电动车辆的高压蓄电池的正极连接且通过所述第一开关电路与变频器的正极连接，所述低压电能储存电路和升压电路均与变频器的负极连接。

3.根据权利要求1或2所述的用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，其特征在于，所述低压电能储存电路采用电容C1，所述电容C1的正极通过第一开关电路与变频器的正极连接，负极与变频器的负极连接以及通过第二开关电路与升压电路连接。

4.根据权利要求3所述的用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，其特征在于，所述第一开关电路采用单刀双掷继电器S1，所述单刀双掷继电器S1的动触点与变频器的正极连接，单刀双掷继电器S1的常闭触点与高压蓄电池的正极和升压电路连接，单刀双掷继电器S1的常开触点与低压电能储存电路的电容C1的正极连接，所述单刀双掷继电器S1与电池管理系统BMS连接，电池管理系统BMS用于驱动单刀双掷继电器S1动作。

5.根据权利要求4所述的用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，其特征在于，所述第二开关电路采用三极管Q1，所述三极管Q1的集电极与升压电路连接，发射极与电容C1的负极连接，基极与电池管理系统BMS连接，电池管理系统BMS用于驱动三极管Q1导通或截止。

6.根据权利要求5所述的用于电动车辆的升压式刹车能量回收电路，其特征在于，所述升压电路包括升压变压器T1和二极管D1，所述升压变压器T1原边的一端与电容C1的正极连接，原边的另一端与三极管Q1的集电极连接，升压变压器T1副边的一端与二极管D1的正极连接，副边的另一端与高压蓄电池的负极连接，二极管D1的负极与单刀双掷继电器S1的常闭触点连接。