一种电动汽车超级电容充放电装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电动汽车超级电容充放电装置及其方法，包括超级电容器组、蓄电池、六重交错并联双向DC/DC变换器、直流母线、电机驱动控制装置、电机；所述超级电容器组经过六重交错并联双向DC/DC变换器与直流母线输入端相连，蓄电池与直流母线输入端相连，电机驱动控制装置的输入端与直流母线的输出端相连，电机驱动控制装置的输出端与电机相连。本发明专利技术的方法能够实现每重DC/DC变换器之间的电流均衡，同时能够避免超级电容器组过充电和过放电的工况发生。

【技术实现步骤摘要】
—种电动汽车超级电容充放电装置及其控制方法
[0001 ] 本专利技术涉及电动汽车控制
，具体涉及。
技术介绍
随着全球环境污染和能源危机的日益严峻，电动汽车因具有零污染零排放的特点而得到越来越多的推广。电动汽车在启动、加速和爬坡时，需要大的瞬时峰值电流，在制动和下坡时，电机的制动能量形成大的瞬时充电电流给储能系统充电，为解决大电流对电池组的影响，专利技术专利申请号为200810057390.0的“一种电动汽车用的动力电池一超级电容混合动力系统”给出了一种具有动力电池-超级电容混合动力系统，这种方法能够实现提高放电效率，吸收一定的制动能量，但采用的是单个双向DC/DC变换器，在大电流充放电工况下，对电力电子器件的要求高，对储能电感值也要求大，专利技术专利申请号为201210087578.6和专利技术专利申请号为201210086195.7分别给出了一种电动汽车用电容充放电控制装置和控制方法，但是给出的控制方法只包含了基本的电压、电流双闭环控制，没有在交错并联双向DC/DC变换器模块间均流和超级电容器组过充电、过放电保护进行考虑，所以探讨一种能够控制电动汽车用超级电容储能系统充放电过程且能有效地实现每重变换器之间均流的控制策略是很有前景的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足，提供，实现超级电容均衡充放电的控制技术。 本专利技术通过如下技术方案实现: 一种电动汽车超级电容充放电装置，包括超级电容器组、六重交错并联双向DC/DC变换器、蓄电池、直流母线、电机驱动控制装置、电机； 所述超级电容器组和六重交错并联双向DC/DC变换器相连接并组成六重交错并联双向DC/DC变换器电路，用于实现超级电容器组的大电流均衡充放电，降低功率开关管应力、体积和成本；所述六重交错并联双向DC/DC变换器输出端与直流母线的第一个输入端相连，所述蓄电池与直流母线的第二个输入端相连，所述直流母线的输出端与电机驱动控制装置的输入端相连，所述电机驱动控制装置的输出端与电机相连，用于实现电动汽车启动、加速或爬坡时超级电容器组对驱动系统的辅助大电流供电以及电动汽车制动或下坡时超级电容器组对制动能量的回收处理。 进一步，所述超级电容器组通过mXη个单体超级电容进行串并联组合，其中m为并联支路数，η为每个支路串联的单体超级电容个数。 进一步，所述六重交错并联双向DC/DC变换器包括七个电流传感器、两个电压传感器、一个滤波电容、六个相并联的双向DC/DC变换器，所述电流传感器用于检测每个子模块中的电流，以控制六个双向DC/DC变换器之间的电流均衡，所述电压传感器SVl用于检测直流母线电压，所述电流传感器SC7用于检测直流母线电流，以控制直流母线端电压，所述电压传感器SV2用于检测超级电容器组电压，以控制超级电容器组避免出现过充电和过放电的状态； 所述六重交错并联双向DC/DC变换器中，第一重为功率开关管SI与S2连接点与串联的电流传感器SCl、电感LI连接组成；第二重为功率开关管S3与S4连接点与串联的电流传感器SC2、电感L2连接组成；第三重为功率开关管S5与S6连接点与串联的电流传感器SC3、电感L3连接组成；第四重为功率开关管S7与S8连接点与串联的电流传感器SC4、电感L4连接组成；第五重为功率开关管S9与SlO连接点与串联的电流传感器SC5、电感L5连接组成；第六重为功率开关管Sll与S12连接点与串联的电流传感器SC6、电感L6连接组成； 所述超级电容器组与电压传感器SV2并联后与六重交错并联双向DC/DC变换器的低压侧并联，所述电压传感器SVl和滤波电容Cl并联在所述六重交错并联双向DC/DC变换器的高低压两侧，所述电流传感器SC7的一端分别连接电压传感器SVl和滤波电容Cl的上端。 进一步，所述六重交错并联双向DC/DC变换器中各重单元在一个周期中分别进行移相交错工作，使变换器工作在非连续导通模式，电感电流依次相差1/6个周期，相邻两个单元的工作相位差为60度。 本专利技术的方法的技术方案包括步骤 I)、电动汽车发动后，对充电系统进行初始化； 2)、在DSP中分别设定超级电容器组充电的起始直流母线电压Umax和放电的起始母线电压Umin,以及超级电容器组工作的最低电压Usmin和最高电压Usmax ； 3)、通过传感器检测直流母线电压U和超级电容器组电压Usc ； 4)、分别比较步骤2)和步骤3)中的电压值，即比较U、Umax、Umin、Use、Usmax、Usmin ； 5)、如果U > Umax且Use < Usmax，使超级电容器组切换为充电状态，对超级电容器组电压、电流进行三闭环比例积分控制，回收制动能量； 6)、如果U < Umin且Use > Usmin，使超级电容器组切换为放电状态，对超级电容器组电压、电流进行三闭环比例积分控制，为电动汽车提供大功率电流； 7)、反复步骤2)、3)、4)、5)和6)，实现超级电容器组在电动汽车储能系统中的充电和放电控制。 进一步,所述步骤5)、步骤6)中: 通过电压外环PI控制器调节六重交错并联双向DC/DC变换器输出电压稳定在负载范围内；通过电流内环PI控制器控制超级电容器组的充放电电流；通过每个双向DC/DC变换器中电流内环PI控制器控制每重双向DC/DC变换器之间的电流；通过三个控制环后得到的控制信号经DSP中的PWM模块产生DC/DC变换器中功率开关器件的开关信号；电压传感器SV2检测的超级电容器组电压U分别与Usmax和Usmin做差后通过两个PI控制器，以限制超级电容器组的充放电电流幅值。 本专利技术的有益效果为:所述超级电容器组和六重交错并联双向DC/DC变换器相连接并组成六重交错并联双向DC/DC变换器电路，用于实现超级电容器组的大电流均衡充放电，降低功率开关管应力、体积和成本，本专利技术的控制装置能够实现电动汽车启动、加速或爬坡时超级电容器组对驱动系统的辅助大电流供电以及电动汽车制动或下坡时超级电容器组对制动能量的回收处理。为验证本专利技术一种电动汽车超级电容充放电装置的控制方法的优点，建立了一个超级电容器组充放电的六重交错并联双向DC/DC变换器的仿真，设定超级电容器组的工作电压范围为750-1300V，仿真得到的结果如图4、图5、图6、图7所示，图4和图6说明本专利技术能够控制超级电容器组运行在其安全工作电压范围内，能够避免超级电容器组过充电和过放电的工况发生；图5和图7说明了本专利技术在大电流充放电的工况中能够实现每重DC/DC变换器之间的电流均衡。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例的实现装置图； 图2为本专利技术涉及的六重交错并联双向DC/DC变换器拓扑结构图； 图3为本专利技术涉及的充放电控制框图； 图4为本专利技术涉及的超级电容器组充电电压波形图； 图5为本专利技术涉及的超级电容器组充电时每重DC/DC变换器电流波形图； 图6为本专利技术涉及的超级电容器组放电电压波形图； 图7为本专利技术涉及的超级电容器组放电时每重DC/DC变换器电流波形图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实例对本专利技术的【具体实施方式】作详细说明。 图1为本实例的实现装置，通过六重交错本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车超级电容充放电装置，其特征在于，包括超级电容器组(1)、六重交错并联双向DC/DC变换器(3)、蓄电池(2)、直流母线(4)、电机驱动控制装置(5)、电机(6)；所述超级电容器组(1)和六重交错并联双向DC/DC变换器(3)相连接并组成六重交错并联双向DC/DC变换器电路，用于实现超级电容器组的大电流均衡充放电，降低功率开关管应力、体积和成本；所述六重交错并联双向DC/DC变换器(3)输出端与直流母线(4)的第一个输入端相连，所述蓄电池(2)与直流母线(4)的第二个输入端相连，所述直流母线(4)的输出端与电机驱动控制装置(5)的输入端相连，所述电机驱动控制装置(5)的输出端与电机(6)相连，用于实现电动汽车启动、加速或爬坡时超级电容器组对驱动系统的辅助大电流供电以及电动汽车制动或下坡时超级电容器组对制动能量的回收处理。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车超级电容充放电装置，其特征在于，包括超级电容器组(I)、六重交错并联双向DC/DC变换器(3)、蓄电池⑵、直流母线⑷、电机驱动控制装置(5)、电机(6)； 所述超级电容器组(I)和六重交错并联双向DC/DC变换器(3)相连接并组成六重交错并联双向DC/DC变换器电路，用于实现超级电容器组的大电流均衡充放电，降低功率开关管应力、体积和成本；所述六重交错并联双向DC/DC变换器(3)输出端与直流母线(4)的第一个输入端相连，所述蓄电池(2)与直流母线(4)的第二个输入端相连，所述直流母线(4)的输出端与电机驱动控制装置(5)的输入端相连，所述电机驱动控制装置(5)的输出端与电机(6)相连，用于实现电动汽车启动、加速或爬坡时超级电容器组对驱动系统的辅助大电流供电以及电动汽车制动或下坡时超级电容器组对制动能量的回收处理。2.根据权利要求1所述的一种电动汽车超级电容充放电装置，其特征在于，所述超级电容器组(I)通过mXn个单体超级电容进行串并联组合,其中m为并联支路数，η为每个支路串联的单体超级电容个数。3.根据权利要求1所述的一种电动汽车超级电容充放电装置，其特征在于: 所述六重交错并联双向DC/DC变换器(3)包括七个电流传感器、两个电压传感器、一个滤波电容、六个相并联的双向DC/DC变换器，所述电流传感器用于检测每个子模块中的电流，以控制六个双向DC/DC变换器之间的电流均衡，所述电压传感器SVl用于检测直流母线电压，所述电流传感器SC7用于检测直流母线电流，以控制直流母线端电压，所述电压传感器SV2用于检测超级电容器组电压，以控制超级电容器组避免出现过充电和过放电的状态； 所述六重交错并联双向DC/DC变换器中，第一重为功率开关管SI与S2连接点与串联的电流传感器SC1、电感LI连接组成；第二重为功率开关管S3与S4连接点与串联的电流传感器SC2、电感L2连接组成；第三重为功率开关管S5与S6连接点与串联的电流传感器SC3、电感L3连接组成；第四重为功率开关管S7与S8连接点与串联的电流传感器SC4、电感L4连接组成；第五重为功率开关管S9与SlO连接点与串联的电流传感器SC5、电感L5连接组成；第六重为功率开关管Sll与S12连接点与串联的电流传感器SC6、电感L6连接组成； 所述超...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓文浪，张孝同，陈晓政，
申请(专利权)人：江苏金诺电器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32