一種電動汽車制動能量回收系統技術方案

本發明專利技術提出一種電動汽車制動能量回收系統，包括：功率變換儲能裝置（10）、制動回收控制器、蓄電池（VS）和電機驅動器，所述功率變換儲能裝置（10）由主繼電器（K）、控制繼電器（K1）、DC/DC變換器和超級電容（SC）組成，所述DC/DC變換器通過控制繼電器（K1）輸出端與所述超級電容（SC）連接；所述主繼電器（K）、控制繼電器（K1）的輸入端分別和所述制動回收控制器連接；所述主繼電器（K）用于控制將蓄電池或超級電容（SC）接入電機驅動器電路（20）中。本發明專利技術能夠有效提高車輛的能量利用率，緩解電池電量不足所造成的電動汽車續時里程低，既達到了節能環保的目的，又提高了電動汽車用戶的使用方便性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電動汽車
，更具體涉及一種電動汽車制動能量回收裝置，可以有效的回收部分摩擦制動時耗散的能量。
技術介紹
隨著全球汽車產業的快速發展和汽車保有量的迅猛增長，能源危機和環境污染的問題日益嚴重。伴隨《國家“十二五”科學和技術發展規劃》正式發布，新能源汽車產業技術成為未來五年科技部重點扶持的領域，因此純電動汽車將越來越受到關注。隨著政府和社會對環境污染及能源問題的重視程度的提高，節能環保已成為汽車行業發展的主要目標之一。電動汽車技術的發展進入了一個重要的階段，其中再生制動技術作為節能和環保的關鍵技術之一，有很多問題丞待解決。汽車在制動過程中大量的動能通過摩擦轉化為熱能耗散掉，導致汽車制動系統過早地磨損，增加汽車使用成本。利用再生制動進行能量回收是電動汽車的一大節能優勢。再生制動系統，將原本摩擦制動耗散的能量，部分回收再利用，能夠有效提高車輛的能量利用率，起到節約能源的作用。汽車驅動電機技術和儲能技術的進一步發展，采用電機來回收與利用制動能量越來越顯現出其優勢，特別是在純電動或混合動力汽車中，主要采用電儲能的再生制動方式。
技術實現思路
本專利技術提供一種汽車制動能量回收系統，以方便回收再利用電動汽車制動時的部分動能，提高續時里程。本專利技術使用由buck-boost型DC-DC變換器與超級電容組合構成的功率變換儲能裝置，該功率變換儲能裝置可在控制器指令的控制下，實現電動汽車制動過程中制動能量的回收和驅動過程中儲存能量的再利用。其具體工作原理為通過自行設計的DC/DC變換器與超級電容配合使用，在正向升壓過程中，由于繼電器Kl切換在I端，使得DC/DC變換器變為一個boost型的變換器，在汽車制動過程中通過制動回收控制器的控制，使得ql導通，q2斬波，向超級電容正向升壓充電；在反向降壓過程中，Kl切換至2端，DC/DC變換器在此時變為一個buck型變換器，在汽車正常行駛過程中，為了使得超級電容端的輸出電壓與電機的額定電壓相匹配，通過制動回收控制器使得q2導通，ql斬波，按照相應比例反向降壓；此系統在不影響效果的前提下，大大的簡化了傳統的制動能量回收系統中用到的B1-buck-boost型DC/DC部分硬件電路，配合相應控制策略，既使得回收效率可以達到30%以上，又大大提高能量的利用效率。為實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案:一種電動汽車制動能量回收系統，包括:功率變換儲能裝置、制動回收控制器、蓄電池和電機驅動器，其中所述電機驅動器由場效應管組成，所述電機驅動器輸出端與電機三項繞組相連；所述制動回收控制器根據所述電機驅動器的輸出信號、超級電容電壓信號、母線電流信號、轉速信號、加速踏板信號和制動踏板信號，控制所述 功率變換儲能裝置吸收或釋放能量，所述功率變換儲能裝置由主繼電器、控制繼電器、DC/DC變換器和超級電容組成，所述DC/DC變換器通過控制繼電器輸出端與所述超級電容連接；所述主繼電器、控制繼電器的輸入端分別和所述制動回收控制器連接；所述主繼電器用于控制將蓄電池或超級電容接入電機驅動器電路中； 所述DC/DC變換器由第一場效應管、第二場效應管和儲能電感組成，所述儲能電感的一端連接控制繼電器的輸出端，所述儲能電感的另一端分別與第一場效應管的源極、第二場效應管的漏極連接，所述第一場效應管的漏極與控制繼電器輸出端連接，所述第二場效應管的源極連接所述超級電容的一端；所述超級電容的另一端和所述控制繼電器的輸出觸點連接；所述第一場效應管和第二場效應管的柵極分別和所述制動回收控制器連接； 所述控制繼電器的輸出端包括第一、第二兩組觸點，第一組觸點中設有第一輸入觸點和第一輸出觸點，第二組觸點中設有第二輸入觸點和第二輸出觸點。在汽車制動過程中，所述制動回收控制器控制所述儲能電感的一端與控制繼電器第一輸入觸點連接，所述第一場效應管的漏極與控制繼電器第一輸出觸點連接，控制所述第一場效應管導通， 第二場效應管斬波升壓，使得DC/DC變換器變為一個boost型的變換器，向超級電容正向升壓充電； 當電動汽車處于啟動、加速等狀態時，所述制動回收控制器控制所述第一場效應管的漏極與控制繼電器第二輸入觸點連接、所述儲能電感的一端與控制繼電器第二輸出觸點連接，控制所述第二場效應管導通，第一場效應管斬波升壓，使得所述DC/DC變換器變為一個buck型變換器，超級電容反向降壓放電。作為本專利技術的進一步改進，當超級電容工作在升壓充電狀態時，所述制動回收控制器監測超級電容電壓與電機轉速，在電機發電電壓與超級電容電壓持平前，對電機發電電壓進行升壓，并根據速度調節作為第二場效應管門控信號的PWM波占空比，控制所述第二場效應管斬波升壓，繼續對超級電容充電。作為本專利技術的進一步改進，當超級電容工作在降壓放電狀態時，所述制動回收控制器監測電機轉速與超級電容電壓，超級電容升壓輸出驅動電機，當電機轉速達到預定值，再使繼電器K切換至蓄電池回路，由蓄電池給電機供電。本專利技術主要通過控制主繼電器的開合，以及DC-DC中兩個場效應管的開關，使超級電容充放電，達到提高效率的目的。蓄電池作為主動力源，超級電容作為能量回收存儲裝置，DC-DC變換器用以調節匹配超級電容充放電時的端電壓，繼電器Kl控制DC/DC分別構成升、降壓回路，主繼電器K是控制將蓄電池或超級電容接入主電路中。制動回收控制器的作用是接收超級電容電壓信號、母線電流信號、轉速信號、加速踏板信號和制動踏板信號并做出相應的處理和控制。本系統可以實現下面功能:當電動汽車處于剎車減速狀態時，系統可以使超級電容處于充電狀態，并以響應控制策略控制使汽車在不同行駛工況下達到不同的效果，如回收能量最大化，制動性能最優；當電動汽車處于啟動、加速等狀態時，超級電容工作在升壓放電狀態，超級電容升壓輸出預先驅動電機，當電機轉速達到預定值，由蓄電池給電機供電。如此即避免了電機啟動、爬坡等工況由于大電流放電對蓄電池的傷害，又延長了電動汽車的續航里程。附圖說明圖1是與本專利技術實施例1的主電路拓撲結構 圖2是與本專利技術實施例1的制動回收控制器輸入/輸出信號描述； 圖3是與本專利技術實施例1的控制繼電器Kl切換至第一組觸點的電路 圖4是與本專利技術實施例1的控制繼電器Kl切換至第二組觸點的電路 圖5是與本專利技術實施例1的系統圖。具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明。實施例1 如圖1所示，一種電動汽車制動能量回收系統，包括:功率變換儲能裝置10、制動回收控制器、蓄電池VS和電機驅動器，其中電機驅動器20由場效應管Ql、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6組成，所述電機驅動器輸出端與電機三項繞組A、B、C相連；制動回收控制器根據所述電機驅動器的輸出信號、·超級電容電壓信號、母線電流信號、轉速信號、加速踏板信號和制動踏板信號，控制功率變換儲能裝置10吸收或釋放能量。功率變換儲能裝置10由主繼電器K、控制繼電器K1、DC/DC變換器和超級電容SC組成，DC/DC變換器通過控制繼電器Kl輸出端與所述超級電容SC連接。主繼電器K、控制繼電器Kl的輸入端分別和制動回收控制器連接；主繼電器K用于控制將蓄電池或超級電容SC接入電機驅動器電路20中。DC/DC變換器由第一場效應管ql、第二場效應管q2和儲能電感L組成，儲能電感L的一端連接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電動汽車制動能量回收系統，包括：功率變換儲能裝置（10）、制動回收控制器、蓄電池（VS）和電機驅動器，其中所述電機驅動器（20）由場效應管(Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6)組成，所述電機驅動器輸出端與電機三項繞組（A、B、C）相連；所述制動回收控制器根據所述電機驅動器的輸出信號、超級電容電壓信號、母線電流信號、轉速信號、加速踏板信號和制動踏板信號，控制所述功率變換儲能裝置吸收或釋放能量，其特征在于：所述功率變換儲能裝置（10）由主繼電器（K）、控制繼電器（K1）、DC/DC變換器和超級電容（SC）組成，所述DC/DC變換器通過控制繼電器（K1）輸出端與所述超級電容（SC）連接；所述主繼電器（K）、控制繼電器（K1）的輸入端分別和所述制動回收控制器連接；所述主繼電器（K）用于控制將蓄電池或超級電容（SC）接入電機驅動器電路（20）中；所述DC/DC變換器由第一場效應管(q1)、第二場效應管(q2)和儲能電感(L)組成，所述儲能電感(L)的一端連接控制繼電器（K1）的輸出端，所述儲能電感(L)的另一端分別與第一場效應管(q1)的源極、第二場效應管(q2)?的漏極連接，所述第一場效應管(q1)的漏極與控制繼電器（K1）輸出端連接，所述第二場效應管(q2)的源極連接所述超級電容（SC）的一端；所述超級電容（SC）的另一端和所述控制繼電器（K1）的輸出觸點（12，22）連接；所述第一場效應管(q1)和第二場效應管(q2)的柵極分別和所述制動回收控制器連接；所述控制繼電器（K1）的輸出端包括第一、第二兩組觸點，第一組觸點中設有第一輸入觸點（11）和第一輸出觸點（12），第二組觸點中設有第二輸入觸點（21）和第二輸出觸點（22）。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：盤朝奉，陳燎，陳龍，江浩斌，孫曉東，張厚忠，馬躍超，戚思良，王曉亮，韓福強，曾令厚，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：