CN209600281U - 应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置 - Google Patents

Abstract

应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置，其特征在于包括超级电容组C、双向变换器1、逆变器和直流母线，所述的逆变器与电动汽车的电机M连接，并通过直流母线与蓄电池连接，超级电容组C通过双向变换器1与直流母线连接。本实用新型采用超级电容组组与制动电阻相结合吸收制动时回馈的能量，以超级电容组组吸收为主，制动电阻吸收为辅。解决目前蓄电池回收制动能量效率较低、效果不理想的问题，高效吸收制动回馈的电能，节约有限的车载能源，有效延长续驶里程。

Description

应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置。

背景技术

电动汽车由于车载能量有限，所以续驶里程较短，这是制约电动汽车发展的一个重要因素。由于续驶里程有限，电动汽车基本上都在市区内做为上下班的交通工具，而市区内行驶需要频繁的启动与制动，如果能高效回收制动时回馈的能量，最大限度地节约有限的车载能量，可以有效延长续驶里程。

电动汽车为了有效回收制动能量，以电气制动为主，机械制动为辅。电气制动时，电机由电动状态转化为发电状态，将机械能转化为电能。目前绝大多数电动汽车都是将制动产生的能量回馈给蓄电池。但是电气制动时回馈的能量较大且相对集中，而蓄电池由于其物理特性的制约，不允许大电流充电，充电速度也较慢，使得蓄电池回收制动能量的效果不够理想。另一方面，蓄电池在充满电的情况下，会直接导致再生制动能量的浪费。同时，利用蓄电池来反复吸收再生制动能量会缩短蓄电池的使用寿命。

实用新型内容

为了解决目前蓄电池回收制动能量效率较低、效果不理想的问题，本实用新型提供一种应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置，高效吸收制动回馈的电能，节约有限的车载能源，有效延长续驶里程。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置，其特征在于包括超级电容组C、双向变换器1、逆变器和直流母线，所述的逆变器与电动汽车的电机M连接，并通过直流母线与蓄电池连接，超级电容组C通过双向变换器1与直流母线连接。

优选的，还包括制动电阻和与斩波器，所述的制动电阻通过斩波器与直流母线连接。

优选的，所述的制动电阻的数量为至少两个，且多个制动电阻并联连接，每个制动电阻与斩波器串联形成电阻斩波器支路与直流母线连接。

优选的，所述的双向变换器1与电阻斩波器支路并联。

优选的，还包括双向变换器2，所述的双向变换器2连接在直流母线与蓄电池之间。

优选的，所述的双向变换器1包括连接超级电容组的感应线圈L1、IGBT电子器件T1和IGBT电子器件T2，所述的IGBT器件T1和IGBT器件T2串联接入直流母线，感应线圈L1分别与IGBT器件T1和IGBT器件T2连接。

本实用新型的有益效果：

1、采用超级电容组组与制动电阻相结合吸收制动时回馈的能量，以超级电容组组吸收为主，制动电阻吸收为辅。超级电容组组允许反复快速大功率充放电，能够适应电动汽车频繁起动与制动的特点，高效吸收与储存再生制动电能，在电动汽车启动时释放储存的能量，实现能源的再利用，超级电容组组经双向变换器与直流母线相连接，可以调节超级电容组组充放电的功率，解决目前蓄电池回收制动能量效率较低、效果不理想的问题，高效吸收制动回馈的电能，节约有限的车载能源，有效延长续驶里程。

2、制动电阻可以吸收超级电容组组因容量限制难以吸收的再生制动能量，防止直流母线电压上升过高，使得电动汽车不需要按照吸收最大制动电能来配置超级电容组，提高性价比。

3、采用超级电容组组作为制动能量的主要吸收装置，可以大幅度降低电动汽车频繁充放电的次数，有效延长蓄电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构原理图。

图2为超级电容器组充电工作模式的电路原理图。

图3为制动电阻耗能制动模式的电路原理图。

图4超级电容器组放电工作模式的电路原理图。

具体实施方式

下面将通过附图1至4和实施例对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置，其特征在于包括超级电容组C、双向变换器1、逆变器和直流母线，所述的逆变器与电动汽车的电机M连接，并通过直流母线与蓄电池连接，超级电容组C通过双向变换器1与直流母线连接。

采用超级电容组组与制动电阻相结合吸收制动时回馈的能量，以超级电容组组吸收为主，制动电阻吸收为辅。超级电容组组允许反复快速大功率充放电，能够适应电动汽车频繁起动与制动的特点，高效吸收与储存再生制动电能，在电动汽车启动时释放储存的能量，实现能源的再利用，超级电容组组经双向变换器与直流母线相连接，可以调节超级电容组组充放电的功率，解决目前蓄电池回收制动能量效率较低、效果不理想的问题，高效吸收制动回馈的电能，节约有限的车载能源，有效延长续驶里程。

其中，还包括制动电阻和与斩波器，所述的制动电阻通过斩波器与直流母线连接。制动电阻可以吸收超级电容组组因容量限制难以吸收的再生制动能量，防止直流母线电压上升过高，使得电动汽车不需要按照吸收最大制动电能来配置超级电容组，提高性价比。

其中，所述的制动电阻的数量为至少两个，且多个制动电阻并联连接，每个制动电阻与斩波器串联形成电阻斩波器支路与直流母线连接。如图所示，制动电阻的数量为两个，分别是制动电阻R1和制动电阻R2,制动电阻R1和斩波器T3形成的电阻斩波器支路与制动电阻R2和斩波器T4形成的电阻斩波器支路并联，用于吸收较大的再生制动功率。

其中，所述的双向变换器1与电阻斩波器支路并联。

其中，还包括双向变换器2，所述的双向变换器2连接在直流母线与蓄电池之间，通过双向变换器2对蓄电池的放电与充电功率进行调节。

所述的双向变换器1包括连接超级电容组的感应线圈L1、IGBT电子器件T1和IGBT电子器件T2，所述的IGBT器件T1和IGBT器件T2串联接入直流母线，感应线圈L1分别与IGBT器件T1和IGBT器件T2连接。

以上所述的应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置的过程为：

当电动汽车制动时，电机M工作于发电状态，双向变换器1工作于BUCK状态，如图2所示，IGBT电子器件T1导通，对超级电容组组C快速充电，储存制动能量，稳定蓄电池的端电压，避免对蓄电池大电流充电。通过调节IGBT电子器件T1的PWM信号的占空比，就可以对超级电容组组的充电电流进行控制。

当电动汽车频繁制动、快速制动或者长距离下坡，超级电容组C充满电后，直流母线电压仍然可能高出电压允许范围，这时通过双向变换器2对蓄电池充电。

只有超级电容组组与蓄电池都充满电的情况下，才进入电阻耗能制动模式，如图3所示。此时通过斩波器T3与T4接通制动制动电阻，将多余的制动能量消耗在制动电阻上。电阻制动的目的主要是为了稳定直流母线电压，防止泵升电压过高损坏装置。斩波器和制动电阻采用多支并联的方式，用于吸收较大的再生制动功率。

在电动汽车启动时，由于电机的启动电流远大于正常的运行电流，如果仅由蓄电池供电，将会导致蓄电池在汽车启动时大电流放电，一方面导致直流母线电压降低，另一方面，蓄电池频繁的大电流大功率放电会影响其物理特性，缩短其使用寿命。因此让IGBT器件T2导通，双向变换器1工作于BOOST状态，如图4所示，超级电容组C的能量通过双向变换器1释放，提供电动汽车启动时所需要的大电流，调节IGBT器件T2的占空比，可以调节超级电容组C的放电电流与功率。

以上结合附图对本实用新型实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，使基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

Claims (3)

1.应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置，其特征在于包括超级电容组C、双向变换器1、逆变器和直流母线，所述的逆变器与电动汽车的电机M连接，并通过直流母线与蓄电池连接，超级电容组C通过双向变换器1与直流母线连接；

还包括制动电阻和与斩波器，所述的制动电阻通过斩波器与直流母线连接；

所述的制动电阻的数量为至少两个，且多个制动电阻并联连接，每个制动电阻与斩波器串联形成电阻斩波器支路与直流母线连接；

所述的双向变换器1与电阻斩波器支路并联。

2.根据权利要求1所述的应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置，其特征在于还包括双向变换器2，所述的双向变换器2连接在直流母线与蓄电池之间。

3.根据权利要求1所述的应用于电动汽车的再生制动能量混合吸收装置，其特征在于所述的双向变换器1包括连接超级电容组的感应线圈L1、IGBT器件T1和IGBT器件T2，所述的IGBT器件T1和IGBT器件T2串联接入直流母线，感应线圈L1分别与IGBT器件T1和IGBT器件T2连接。