一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配系统及其方法技术方案

技术编号:20148189 阅读:22 留言:0更新日期:2019-01-19 00:02
本发明专利技术公开了一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配系统及其方法,包括在锂电池系统和超级电容之间设置双向DCDC,接触器组件和电机驱动器之间设置单向二极管D1,双向DCDC和接触器组件之间设置整车控制器,电机驱动器设置与电机相接,通过电池系统和电机控制器的状态信息,合理控制接触器K1、接触器K2及接触器K3的开关状态,合理通过电机驱动器给定电机的运行扭矩以及控制双向DCDC的工作,当整车控制器根据采集到的信息,判断驾驶员的驾驶意图,控制车辆整车在上电模式、驱动模式、制动模式及充电模式的不同工作模式,通过对充电电路回路进行控制,从而实现整车的能量分配与控制,使得整车的能量利用达到最优效果。

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配系统及其方法
本专利技术涉及电动车
,具体为一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配系统及其方法。
技术介绍
随着汽车保有量的急剧增加及环境污染的加重,人们的环保节能意识的逐渐增强,对清洁能源的追求也日益迫切,使得纯电动车的发展受到极大的重视。但是,由于目前电池技术存在容量和寿命方面的瓶颈,纯电动车在短时间内还难以规划化生产。在这种情况下,增程式电动车既可有效地减少燃油消耗,又能弥补纯电动车在续驶里程和电池寿命方面的不足。目前,增程式电动车多采用单一的锂电池储能系统或者超级电容储能系统,或为锂电池直接并接超级电容器的复合储能系统,其能量分配方法如下:夜间或闲时通过地面充电机或充电桩给锂电池充电,APU与动力电池组成双动力能量源,并通过功率控制单元与驱动电机实现电能交互,而储能系统的能量分配方法比较简单,在能量的回收和效率的提高以及电池寿命的提高方面还存在很大的问题。车辆行驶过程中,当锂电池电量相对较充足时,动力系统能量完全来源于自身的锂电池,APU系统不工作,车辆进入纯电动车模式,此时锂电池会长时间处于大电流充放电状态,对锂电池形成较大的损害,影响锂电池寿命。当锂电池电量不足时,APU系统启动,车辆低速行驶时,APU输出功率大于驱动电机需求功率,APU为驱动电机提供电能,并为动力电池充电,因锂电池的充放电效率相对较低,而导致APU系统输出的能量将会一部分在锂电池的充放电过程中被消耗掉,降低了能量的利用率。车辆减速行驶时,动力电池回收APU输出电能和驱动电机再生能量;车辆加速行驶时,APU输出功率小于驱动电机需求功率,APU和动力电池共同为驱动电机提供能量,在此过程中动力电池处于不断地充放电过程中,大大降低了其使用寿命。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术存在的问题,提供一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配系统及其方法,由电池系统作为主要供电电源,超级电容作为辅助供电电源的双能源动力系统,对储能系统和APU系统的能量进行合理的能量分配,利用二者优势互补来克服缺点,满足电动汽车对功率和能量的需求。为实现以上目的,本专利技术通过以下技术方案予以实现:一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配系统,包括在锂电池系统和超级电容之间设置双向DCDC,接触器组件和电机驱动器之间设置单向二极管D1,双向DCDC和接触器组件之间设置整车控制器,电机驱动器设置与电机相接;所述电池系统包括电池箱一、电池箱二、绝缘监测、BMS及保险丝FU,所述电池箱一连接电池箱二,所述绝缘监测和BMS连接电池箱一和电池箱二,所述电池箱一的正极端连接保险丝FU,保险丝FU的另一端接入电池正极母线,所述电池箱二的负极端接入电池负极母线;所述接触器组件包括接触器K1、接触器K2、接触器K3及预充电阻R,所述接触器K1的A1+端接入电池正极母线,所述接触器K1的A1-端分别接入双向DCDC的第一端口和单向二极管D1的阳极端,所述接触器K1的X1端接入整车控制器的OUT1端,所述接触器K1的X11端接入电池控制器的VBAT端,所述接触器K2的A2+端入预充电阻R,所述充电阻R的一引脚接入电池正极母线,所述接触器K2的A2-端分别接入双向DCDC的第一端口和单向二极管D1的阳极端,所述接触器K2的X2端接入整车控制器的OUT2端,所述接触器K2的X22端接入电池控制器的VBAT端,所述接触器K3的A3-端接入电池正极母线,所述接触器K3的A3+端接入充电正端,所述接触器K3的X3端接入整车控制器的OUT3端,所述接触器K3的X33端接入电池控制器的VBAT端;所述双向DCDC的第二端口分别接有单向二极管D1的阴极端和超级电容的正极端,所述超级电容的负极端连接充电负母线,所述双向DCDC的第三端口连接充电负母线;所述电机驱动器的正极端分别连接单向二极管D1的阴极端、超级电容的正极端及向DCDC的第二端口;所述整车控制器的CANH和CANL端口分别与双向DCDC的CANH和CANL端口连接。所述电池负极母线和充电负母线共线。一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配方法,整车控制器通过实时采集司机的操作意图,通过电池系统和电机控制器的状态信息,合理控制接触器K1、接触器K2及接触器K3的开关状态,合理通过电机驱动器给定电机的运行扭矩以及控制双向DCDC的工作,当整车控制器根据采集到的信息,判断驾驶员的驾驶意图,控制车辆整车在上电模式、驱动模式、制动模式及充电模式的不同工作模式,通过对充电电路回路进行控制,从而实现整车的能量分配与控制,使得整车的能量利用达到最优。所述上电模式中,当整车系统无严重故障,驾驶员打开点火信号时,控制器判断当前整车模式为上电模式,接触器K2处于闭合状态,动力电池系统的电能经过预充电阻R、接触器K2和单向二极管D1到达电机驱动器给电机进行预充电。所述驱动模式中包括动力电池组单独供电模式、超级电容充电模式及双能源供电模式,所述电池组单独供电模式为接触器K1闭合,整车控制器需延时一段时间,断开预充接触器K2,电池系统的电能经过接触器K1和单向二极管D1单独到达电机驱动器给电机供电,所述超级电容充电模式在电动汽车匀速行驶,当超级电容电量低于能够提供瞬时大功率的最低电量时,电池系统的电能一方面经过接触器K1和单向二极管D1到达电机驱动器给电机供电,另一方面电池系统的电能经过接触器K1和双向DCDC给超级电容充电,整车控制器控制双向DCDC的工作方式,当超级电容的电量达到了预期设定值时,整车控制器通过控制双向DCDC的工作方式,停止给超级电容充电,所述双能源供电模式为当电动车在加速或者爬坡时,系统的能量一方面由电池系统经过接触器K1和单向二极管D1到达电机驱动器给电机供电,另外一方面则由超级电容传递到达电机驱动器直接给电机提供大部分能量。所述制动模式中,当电动汽车在制动和滑行时,电动机工作处在发电机模式,系统所产生的制动能量由电机经过电机驱动器直接给超级电容充电,当超级电容的容量充满和快要充满时,系统产生的电能一方面由电机经过电机驱动器直接给超级电容充电,另一方面经过双向DCDC和接触器K1给电池系统充电。所述充电模式中,当接触器K1和接触器K2处于断开状态,且插上充电枪进行充电时,整车控制器判断当前整车模式为充电,整车控制器控制电接触器K3闭合,系统能量由外部电源给电池系统进行充电。与现有技术相比,本专利技术的有益效果如下:在车辆行驶过程中超级电容与锂电池之间的能量分配,对车辆性能有着重要的影响,通过良好的策略来控制发动机和电动机的工作状况和功率输出,以优化能量流动、提高动力总成协调程度,从而使燃油经济性和尾气排放以及汽车的其他性能都达到最佳状态。由动力锂电池组作为主要供电电源,超级电容作为辅助供电电源的双能源动力系统,对储能系统和APU系统的能量进行合理的能量分配,利用二者优势互补来克服缺点,满足电动汽车对功率和能量的需求。以增强整车动力性,提高综合节油率,降低能耗,减少排放,同时延长动力电池的使用寿命、提高动力电池的能量效率和运行可靠性。附图说明图1为本专利技术电路原理图;图2为本专利技术车辆控制器电路图;图3为本专利技术电池控制器电路图;图4为本专利技术的控制流程图;图5为本专利技术接触器K2闭合能量走向图;图6为本专利技术本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配系统,其特征在于:包括在锂电池系统和超级电容之间设置双向DCDC,接触器组件和电机驱动器之间设置单向二极管D1,双向DCDC和接触器组件之间设置整车控制器,电机驱动器设置与电机相接;所述电池系统包括电池箱一、电池箱二、绝缘监测、BMS及保险丝FU,所述电池箱一连接电池箱二,所述绝缘监测和BMS连接电池箱一和电池箱二,所述电池箱一的正极端连接保险丝FU,保险丝FU的另一端接入电池正极母线,所述电池箱二的负极端接入电池负极母线;所述接触器组件包括接触器K1、接触器K2、接触器K3及预充电阻R,所述接触器K1的A1+端接入电池正极母线,所述接触器K1的A1‑端分别接入双向DCDC的第一端口和单向二极管D1的阳极端,所述接触器K1的X1端接入整车控制器的OUT1端,所述接触器K1的X11端接入电池控制器的VBAT端,所述接触器K2的A2+端入预充电阻R,所述充电阻R的一引脚接入电池正极母线,所述接触器K2的A2‑端分别接入双向DCDC的第一端口和单向二极管D1的阳极端,所述接触器K2的X2端接入整车控制器的OUT2端,所述接触器K2的X22端接入电池控制器的VBAT端,所述接触器K3的A3‑端接入电池正极母线,所述接触器K3的A3+端接入充电正端,所述接触器K3的X3端接入整车控制器的OUT3端,所述接触器K3的X33端接入电池控制器的VBAT端;所述双向DCDC的第二端口分别接有单向二极管D1的阴极端和超级电容的正极端,所述超级电容的负极端连接充电负母线,所述双向DCDC的第三端口连接充电负母线;所述电机驱动器的正极端分别连接单向二极管D1的阴极端、超级电容的正极端及向DCDC的第二端口;所述整车控制器的CANH和CANL端口分别与双向DCDC的CANH和CANL端口连接。...

【技术特征摘要】
1.一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配系统,其特征在于:包括在锂电池系统和超级电容之间设置双向DCDC,接触器组件和电机驱动器之间设置单向二极管D1,双向DCDC和接触器组件之间设置整车控制器,电机驱动器设置与电机相接;所述电池系统包括电池箱一、电池箱二、绝缘监测、BMS及保险丝FU,所述电池箱一连接电池箱二,所述绝缘监测和BMS连接电池箱一和电池箱二,所述电池箱一的正极端连接保险丝FU,保险丝FU的另一端接入电池正极母线,所述电池箱二的负极端接入电池负极母线;所述接触器组件包括接触器K1、接触器K2、接触器K3及预充电阻R,所述接触器K1的A1+端接入电池正极母线,所述接触器K1的A1-端分别接入双向DCDC的第一端口和单向二极管D1的阳极端,所述接触器K1的X1端接入整车控制器的OUT1端,所述接触器K1的X11端接入电池控制器的VBAT端,所述接触器K2的A2+端入预充电阻R,所述充电阻R的一引脚接入电池正极母线,所述接触器K2的A2-端分别接入双向DCDC的第一端口和单向二极管D1的阳极端,所述接触器K2的X2端接入整车控制器的OUT2端,所述接触器K2的X22端接入电池控制器的VBAT端,所述接触器K3的A3-端接入电池正极母线,所述接触器K3的A3+端接入充电正端,所述接触器K3的X3端接入整车控制器的OUT3端,所述接触器K3的X33端接入电池控制器的VBAT端;所述双向DCDC的第二端口分别接有单向二极管D1的阴极端和超级电容的正极端,所述超级电容的负极端连接充电负母线,所述双向DCDC的第三端口连接充电负母线;所述电机驱动器的正极端分别连接单向二极管D1的阴极端、超级电容的正极端及向DCDC的第二端口;所述整车控制器的CANH和CANL端口分别与双向DCDC的CANH和CANL端口连接。2.根据权利要求1所述一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配系统,其特征在于:所述电池负极母线和充电负母线共线。3.一种锂电池和超级电容混合储能的能源分配方法,其特征在于:整车控制器通过实时采集司机的操作意图,通过电池系统和电机控制器的状态信息,合理控制接触器K1、接触器K2及接触器K3的开关状态,合理通过电机驱动器给定电机的运行扭矩以及控制双向DCDC的工作,当整车控制器根据采集到的信息,判断驾驶员的...

【专利技术属性】
技术研发人员:王兴国李建光李建明
申请(专利权)人:肇庆理士电源技术有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1