一种动力电池与超级电容连接系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种动力电池与超级电容连接系统及控制方法，通过第一晶闸管、第二晶闸管和第三晶闸管进行超级电容组和动力电池组的连接，控制模块通过CAN/LIN总线或信号线获取整车的信息状态，并且与采集到的动力电池组电压、超级电容组电压和母线电压一起进行判断，控制第一晶闸管、第二晶闸管和第三晶闸管的通断，实现能量的有效分配和平滑切换，使得电流冲击减小，让系统可靠性提高，提升整车起步加速爬坡性能和制动下坡能量回收，提升超级电容有效使用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合动力汽车领域，具体涉及一种动力电池与超级电容连接系统及控制方法。
技术介绍
当前世界能源问题日益严重，人们都在寻找各种解决办法，开发新能源、提高能源利用率；混合动力汽车行业方兴未艾，其具有节能、环保和高效等特点，受到广泛的关注和高度重视；其中的动力系统是混合动力汽车的核心，提高动力系统的能量利用率、延长其使用寿命、节能环保，正是我们关注的核心焦点。我国现有的混合动力汽车以及相应方案一般采取了纯电池或者纯电容存储电能的方法，车辆在城市内行驶时，会频繁地启动、加速和制动，启动和加速时发动机会瞬间要求很多的能量，电池此时需要提供大电流，这样会造成电池的损伤，缩短其使用寿命；在发动机制动时，传统电池不能有效回收能量，大量的制动能量是通过刹车片摩擦，产生热量而流失。当前的系统使用二极管与接触开关或功率变化器DC/DC进行动力电池与超级电容的耦合，能够进行能量回收和超级电容充电，但是采用功率变化器DC/DC连接动力电池与超级电容就会导致连接系统复杂、体积大、成本较高，而且能量回收和启动能量辅助受到功率变化器DC/DC容量的限制；而单独使用二极管和接触开关连接则超级电容的电压就会被钳位到动力电池的电压，导致超级电容利用率很低；而由于动力电池和超级电容都是容性负载，接触开关动作时电流冲击比较大，导致接触开关寿命降低，容易损坏，使得系统的可靠性降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供用于超级电容与动力电池混合构成的电动汽车电电混动力系统，提升整车起步加速爬坡性能和制动下坡能量回收性能并能提升超级电容有效使用率的一种动力电池与超级电容连接系统及控制方法。本专利技术通过以下技术方案实现：一种动力电池与超级电容连接系统，包括第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管、第一电压检测模块、第二电压检测模块、第三电压检测模块、开关、电阻、控制模块、电机、电机控制器、若干动力电池组成的动力电池组和若干超级电容组成的超级电容组，所述控制模块分别连接第一电压检测模块、第二电压检测模块和第三电压检测模块，所述第一电压检测模块连接动力电池组合用于检测动力电池组的电压；所述第二电压检测模块连接超级电容组用于检测超级电容组的电压；所述第三电压检测模块连接与电机连接的电机控制器用于检测母线的电压；所述控制模块还分别连接到第一晶闸管的门极、第二晶闸管的门极和第三晶闸管的门极；所述第一晶闸管的阳极连接到动力电池组的正极，所述第一晶闸管的阴极连接到开关的一端，所述开关的一端还连接到第二晶闸管的阳极，所述第二晶闸管的阳极还连接到第三晶闸管的阴极，所述第三晶闸管的阴极还连接到电机控制器，所述开关的另一端连接到电阻的一端，所述电阻的另一端连接到第二晶闸管的阴极，所述第三晶闸管的阳极也连接到第二晶闸管的阴极，所述第二晶闸管的阴极连接到超级电容组的一端，所述动力电池组的负极还连接到超级电容组的另一端，所述超级电容组的另一端还连接到电机控制器；所述控制模块内还设置有无线模块用于接收发送信息；所述电阻为预充电阻；所述第一晶闸管、第二晶闸管和第三晶闸管都为单向门极可关断晶闸管；所述控制模块还通过CAN/LIN总线或信号线获取整车的信息状态。一种动力电池与超级电容连接系统控制方法，超级电容组的最高工作电压为Vmax并且高于等于动力电池组的最高电压，超级电容组的最低工作电压为Vmin，超级电容组的预充电压为Vpc，步骤如下：a）检测车辆状态，车辆处于静止状态则进步步骤b，车辆处于启动状态则进入步骤c，车辆处于正常行驶状态则进入步骤d；b）车辆处于静止状态，则控制模块通过第一电压检测模块、第二电压检测模块和第三电压检测模块实时采集检测动力电池组、超级电容组和母线电压并还通过CAN/LIN总线或信号线获取整车的信息状态，若超级电容组的电压低于预先设定的预充电压Vpc，则使能第一晶闸管，除能第二晶闸管和第三晶闸管并闭合开关，使用预充电阻对超级电容组充电直至超级电容组的电压达到预充电压Vpc，进入步骤e；若超级电容组的电压不低于预先设定的预充电压Vpc，则也进入步骤e；c）车辆处于启动状态，则控制模块通过第一电压检测模块、第二电压检测模块和第三电压检测模块实时采集检测动力电池组、超级电容组和母线电压并还通过CAN/LIN总线或信号线获取整车的信息状态，若超级电容组的电压高于设定的最低工作电压为Vmin，则禁止第一晶闸管和第二晶闸管，使能第三晶闸管并断开开关，完全使用超级电容组单独提供能量通过电机控制器驱动电机从而牵引车辆运动直至超级电容组的能量耗尽，使得超级电容组的工作电压达到最低工作电压Vmin，进入步骤f；若超级电容组的电压低于设定的最低工作电压Vmin，则进入步骤g；d）车辆处于正常行驶状态，则控制模块通过第一电压检测模块、第二电压检测模块和第三电压检测模块实时采集检测动力电池组、超级电容组和母线电压并还通过CAN/LIN总线或信号线获取整车的信息状态，若没有出现车辆制动状况或急加速状况，则保持车辆正常行驶；若出现车辆制动状况，则进入步骤h，若出现车辆急加速状况，则进入步骤i；e）超级电容组的电压不低于预先设定的预充电压Vpc，则使能第二晶闸管和第一晶闸管并除能第三晶闸管，断开开关，让动力电池组与超级电容使用第一晶闸管和第二晶闸管进行并联，让动力电池组直接给超级电容组充电，使动力电池组与超级电容组电压保持一致，结束流程等待车辆启动信号；f）超级电容组的工作电压达到最低工作电压Vmin，则使能第一晶闸管，导致母线电压高于超级电容组的电压，就使得第三晶闸管由于负极电压高于正极电压而自动截止，导致动力电池组单独通过第一晶闸管输送能量给电机控制器驱动电机使车辆正常行驶，进入步骤d；g）超级电容组的电压低于设定的最低工作电压Vmin，则认为超级电容组未充电，就使能第一晶闸管，禁止第二晶闸管和第三晶闸管，闭合开关，用动力电池组提供能量启动车辆进入正常行驶并给超级电容组预充电，进入步骤d；h）车辆出现制动状况，由于电机通过电机控制器向母线回馈能量，母线电压将高于动力电池组电压和超级电容组电压，第一晶闸管和第三晶闸管由于负极电压高于正极电压将自动截止，立即使能第二晶闸管，将所有回馈的能量都回收到超级电容组中，直至制动状况结束；再检测车辆车速是否为0，若车辆车速为0则进入静止充电过程步骤b；若车辆车速不为0则返回正常行驶过程步骤d；i）车辆出现急加速状况，则保持第一晶闸管和第三晶闸管处于使能状态，由于急加速导致母线电流大，因此母线电压将下降，母线电压下降至超级电容电压时，第三晶闸管将导通，使得超级电容组和动力电池组同时提供能量驱动车辆，直至急加速状况结束，返回正常行驶过程步骤d。所述步骤b和步骤e中，控制模块实时检测车辆启动信号，若检测到车辆启动信号则进入步骤c中；在车辆正常行驶过程中，保持第三晶闸管为使能状态；所述步骤e中动力电池组与超级电容使用第一晶闸管和第二晶闸管进行并联，第一晶闸管和第二晶闸管相当于两个二极管并联；所述步骤h中所有回馈的能量都回收到超级电容组中时并除能第一晶闸管信号但保持第三晶闸管信号在使能状态。本专利技术通过第一晶闸管、第二晶闸管和第三晶闸管进行超级电容组和动力电池组的连接，控制模块通过CAN/LIN总线或信号线获取整车的信息状态，并且与采本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动力电池与超级电容连接系统，其特征在于：包括第一晶闸管（T1）、第二晶闸管（T2）、第三晶闸管（T3）、第一电压检测模块、第二电压检测模块、第三电压检测模块、开关（S1）、电阻（R1）、控制模块、电机、电机控制器、若干动力电池组成的动力电池组和若干超级电容组成的超级电容组，所述控制模块分别连接第一电压检测模块、第二电压检测模块和第三电压检测模块，所述第一电压检测模块连接动力电池组合用于检测动力电池组的电压；所述第二电压检测模块连接超级电容组用于检测超级电容组的电压；所述第三电压检测模块连接与电机连接的电机控制器用于检测母线的电压；所述控制模块还分别连接到第一晶闸管（T1）的门极、第二晶闸管（T2）的门极和第三晶闸管（T3）的门极；所述第一晶闸管（T1）的阳极连接到动力电池组的正极，所述第一晶闸管（T1）的阴极连接到开关（S1）的一端，所述开关（S1）的一端还连接到第二晶闸管（T2）的阳极，所述第二晶闸管（T2）的阳极还连接到第三晶闸管（T3）的阴极，所述第三晶闸管（T3）的阴极还连接到电机控制器，所述开关（S1）的另一端连接到电阻（R1）的一端，所述电阻（R1）的另一端连接到第二晶闸管（T2）的阴极，所述第三晶闸管（T3）的阳极也连接到第二晶闸管（T2）的阴极，所述第二晶闸管（T2）的阴极连接到超级电容组的一端，所述动力电池组的负极还连接到超级电容组的另一端，所述超级电容组的另一端还连接到电机控制器，所述控制模块内还设置有无线模块用于接收发送信息。...

【技术特征摘要】
1.一种动力电池与超级电容连接系统，其特征在于：包括第一晶闸管（T1）、第二晶闸管（T2）、第三晶闸管（T3）、第一电压检测模块、第二电压检测模块、第三电压检测模块、开关（S1）、电阻（R1）、控制模块、电机、电机控制器、若干动力电池组成的动力电池组和若干超级电容组成的超级电容组，所述控制模块分别连接第一电压检测模块、第二电压检测模块和第三电压检测模块，所述第一电压检测模块连接动力电池组合用于检测动力电池组的电压；所述第二电压检测模块连接超级电容组用于检测超级电容组的电压；所述第三电压检测模块连接与电机连接的电机控制器用于检测母线的电压；所述控制模块还分别连接到第一晶闸管（T1）的门极、第二晶闸管（T2）的门极和第三晶闸管（T3）的门极；所述第一晶闸管（T1）的阳极连接到动力电池组的正极，所述第一晶闸管（T1）的阴极连接到开关（S1）的一端，所述开关（S1）的一端还连接到第二晶闸管（T2）的阳极，所述第二晶闸管（T2）的阳极还连接到第三晶闸管（T3）的阴极，所述第三晶闸管（T3）的阴极还连接到电机控制器，所述开关（S1）的另一端连接到电阻（R1）的一端，所述电阻（R1）的另一端连接到第二晶闸管（T2）的阴极，所述第三晶闸管（T3）的阳极也连接到第二晶闸管（T2）的阴极，所述第二晶闸管（T2）的阴极连接到超级电容组的一端，所述动力电池组的负极还连接到超级电容组的另一端，所述超级电容组的另一端还连接到电机控制器，所述控制模块内还设置有无线模块用于接收发送信息。2.根据权利要求1所述的一种动力电池与超级电容连接系统，其特征在于：所述电阻（R1）为预充电阻。3.根据权利要求1所述的一种动力电池与超级电容连接系统，其特征在于：所述第一晶闸管（T1）、第二晶闸管（T2）和第三晶闸管（T3）都为单向门极可关断晶闸管。4.根据权利要求1所述的一种动力电池与超级电容连接系统，其特征在于：所述控制模块还通过CAN/LIN总线或信号线获取整车的信息状态。5.一种动力电池与超级电容连接系统控制方法，其特征在于，超级电容组的最高工作电压为Vmax并且高于等于动力电池组的最高电压，超级电容组的最低工作电压为Vmin，超级电容组的预充电压为Vpc，步骤如下：a）检测车辆状态，车辆处于静止状态则进步步骤b，车辆处于启动状态则进入步骤c，车辆处于正常行驶状态则进入步骤d；b）车辆处于静止状态，则控制模块通过第一电压检测模块、第二电压检测模块和第三电压检测模块实时采集检测动力电池组、超级电容组和母线电压并还通过CAN/LIN总线或信号线获取整车的信息状态，若超级电容组的电压低于预先设定的预充电压Vpc，则使能第一晶闸管（T1），除能第二晶闸管（T2）和第三晶闸管（T3）并闭合开关（S1），使用预充电阻（R1）对超级电容组充电直至超级电容组的电压达到预充电压Vpc，进入步骤e；若超级电容组的电压不低于预先设定的预充电压Vpc，则也进入步骤e；c）车辆处于启动状态，则控制模块通过第一电压检测模块、第二电压检测模块和第三电压检测模块实时采集检测动力电池组、超级电容组和母线电压并还通过CAN/LIN总线或信号线获取整车的信息状态，若超级电容组的电压高于设定的最低工作电压为Vmin，则禁止第一晶闸管（T1）和第二晶闸管（T2），使能第...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜代平，严彬，杨文博，李学明，
申请(专利权)人：宁波市江北九方和荣电气有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33