基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统技术方案

基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统及方法，属于赛车电源管理领域，用于解决行驶的电动赛车在不同阶段时其电源供电驱动需求不同的问题，技术要点是：驱动模式控制系统通过CAN总线分别与复合电源管理系统和车况、环境信息采集系统连接，复合电源管理系统通过CAN总线分别与动力电池组、双向DC/DC变换器、超级电容连接；所述超级电容与双向DC/DC变换器连接，超级电容通过双向DC/DC变换器与动力电池组并联接入能量输出直流母线。效果是：本发明专利技术在数据采集的基础上，选择相应的控制策略，对供电驱动以选择，从而在对供电需求高时，及时切换供电驱动方式。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种混合动力的电源管理控制系统，具体的说是涉及一种适用于电动赛车的超级电容和锂电池混合动力电源管理控制系统。
技术介绍
目前，已有的电源管理控制系统大多为单一储能元件的电源管理系统，在各领域应用最为广泛的是电池电源管理系统，例如锂离电池电源管理系统、铅酸电池电源管理系统。这种传统的电源管理系统通过电压、电流和温度传感器监测电池的工作状态，在充放电过程中若出现过压、过流和温度过高的时候，系统利用声光报警发出危险警告，若警报一段时间内未得到消除，系统主控单元会切断电源保护管理系统和所供电设备，以免烧毁。但是，这种单一储能元件电源管理系统只能适用于需要平稳供电或电源参数要求较低的环境下，在电动赛车上单一储能元件电源管理系统并不适用，无法满足电动赛车起步、上坡时高功率的能量需求，对于电动赛车制动、下坡时产生的能量几乎无法回收，从而影响电动赛车性能。目前可以满足电动赛车能量需求的混合动力电源管理系统尚未见诸于市。
技术实现思路
为了解决行驶的电动赛车在不同阶段时其电源供电驱动需求不同，而现有技术采用单一供电方式无法满足电动赛车的供电驱动需求的问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统，包括驱动模式控制系统、复合电源管理系统、车况和环境信息采集系统、动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器；所述驱动模式控制系统通过CAN总线分别与复合电源管理系统和车况、环境信息采集系统连接，复合电源管理系统通过CAN总线分别与动力电池组、双向DC/DC变换器、超级电容连接；所述超级电容与双向DC/DC变换器连接，超级电容通过双向DC/DC变换器与动力电池组并联接入能量输出直流母线。进一步的，所述驱动模式控制系统制定动力输出策略，其主要由模糊控制模块、模式选择模块组成；所述模糊控制模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块的输入包括：电机转速、踏板开度及环境湿度，所述输出模块的输出包括混合动力驱动概率系数；模糊控制模块输出的混合动力驱动概率系数作为所述模式选择模块判断供电模式切换的条件，所述混合动力驱动概率系数的隶属度函数输出量包括small、middle、high；当所述混合动力驱动概率系数隶属度函数输出量为middle或high时，供电模式由单独供电驱动切换为联合供电驱动，所述供电模式包括动力电池单独供电驱动、动力电池与超级电容联合供电驱动。进一步的，所述驱动模式控制系统制定动力输出策略，其主要由模糊控制模块、模式选择模块组成；所述模糊控制模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块的输入包括：电机转速、踏板开度及环境湿度，所述输出模块的输出包括混合动力驱动概率系数；模糊控制模块输出的混合动力驱动概率系数作为所述模式选择模块判断供电模式切换的条件，所述混合动力驱动概率系数的隶属度函数输出量包括small、middle、high；当所述混合动力驱动概率系数隶属度函数输出量为middle或high时，再判断环境湿度(W)、电机转速(ni)、加速踏板开度(ωi)是否满足以下条件：W<70％，ni<0.6nmax，ωi>0.5ωmax；满足上述条件的，供电模式由单独供电驱动切换为联合供电驱动，所述供电模式包括动力电池单独供电驱动、动力电池与超级电容联合供电驱动。进一步的，复合电源管理系统是由主处理器以及与其分别连接的信号采集处理电路、KEY键盘、LCD显示屏、绝缘报警模块、SD卡、双向DC/DC变换器、电机驱动器和至少两种储能元件组成。进一步的，信号采集处理电路包括：若干对的锂离蓄电池、对超级电容的电压、电流和温度参数中至少一种进行测量的传感器组；若干组对加速踏板和/或制动踏板的倾角测量的倾角传感器，对信号进行放大的信号放大器和AD转换器。进一步的，复合电源管理系统包括动力电池组SOC监测模块、超级电容SOC监测模块、绝缘监测模块和LCD显示模块和数据存储模块，所述动力电池组SOC监测模块和超级电容SOC监测模块通过实时检测电池、超级电容的电压、电流和温度信号估算剩余电量；绝缘监测模块用于监测储能元件在充放电过程中是否发生漏电，若检测值达到设定上限，立刻切断整车电源；LCD显示模块用于实时显示车况、环境、供电模式、电源参数信息；数据存储模块用于储存车辆运行中采集的各类信号值。进一步的，车况和环境信息采集系统是用于采集电动机转速，动力电池和超级电容的电压、电流和温度，赛车姿态，环境温度和湿度信息的传感器组，其通过CAN总线将采集数据传输给驱动模式控制系统。进一步的，双向DC/DC变换器控制超级电容充放电状态，当双向DC/DC变换器升压Boost模式打开时，超级电容处于放电状态；当双向DC/DC变换器降压Buck模式打开时，超级电容处于充电状态。一种基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制方法，其特征在于，基于超级电容的混合动力电动赛车的动力输出模式，包括动力电池单独供电驱动和动力电池与超级电容联合供电驱动两种，采用基于模糊逻辑的动力输出控制策略以对两种供电驱动以模糊选择。所述模糊逻辑的动力输出控制策略为下述两种中的一种：驱动模式控制系统制定动力输出策略，其主要由模糊控制模块、模式选择模块组成；所述模糊控制模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块的输入包括：电机转速、踏板开度及环境湿度，所述输出模块的输出包括混合动力驱动概率系数；模糊控制模块输出的混合动力驱动概率系数作为所述模式选择模块判断供电模式切换的条件，所述混合动力驱动概率系数的隶属度函数输出量包括small、middle、high；当所述混合动力驱动概率系数隶属度函数输出量为middle或high时，供电模式由单独供电驱动切换为联合供电驱动；所述驱动模式控制系统制定动力输出策略，其主要由模糊控制模块、模式选择模块组成；所述模糊控制模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块的输入包括：电机转速、踏板开度及环境湿度，所述输出模块的输出包括混合动力驱动概率系数；模糊控制模块输出的混合动力驱动概率系数作为所述模式选择模块判断供电模式切换的条件，所述混合动力驱动概率系数的隶属度函数输出量包括small、middle、high；当所述混合动力驱动概率系数隶属度函数输出量为middle或high时，再判断环境湿度(W)、电机转速(ni)、加速踏板开度(ωi)是否满足以下条件：W<70％，ni<0.6nmax，ωi>0.5ωmax；满足上述条件的，供电模式由单独供电驱动切换为联合供电驱动。有益效果：本专利技术将驱动模式控制与电源管理相结合，将车况和环境信息作为供电驱动的原始采集数据，即所述的驱动模式控制系统、复合电源管理系统、车况和环境信息采集系统的组合，使得在数据采集的基础上，可以选择相应的控制策略，对供电驱动以选择，从而在对供电需求高时，及时切换供电驱动方式，而在供电需求低时，不至于产生供电浪费，可以将多于电量通过双向DC/DC变换器回收于超级电容存储，提高了电动赛车性能和续航里程。附图说明图1为隶属度函数图，其中：图1a是电机转速隶属度函数图、图1b是加速踏板开度隶属度函数图，图1c是环境湿度隶属度函数图；图中纵坐标均是混合动力驱动概率系数，图1a的横坐标是电机转速，电机转速的横坐标本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统，其特征在于，包括驱动模式控制系统、复合电源管理系统、车况和环境信息采集系统、动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器；所述驱动模式控制系统通过CAN总线分别与复合电源管理系统和车况、环境信息采集系统连接，复合电源管理系统通过CAN总线分别与动力电池组、双向DC/DC变换器、超级电容连接；所述超级电容与双向DC/DC变换器连接，超级电容通过双向DC/DC变换器与动力电池组并联接入能量输出直流母线。

【技术特征摘要】
1.一种基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统，其特征在于，包括驱动模式控制系统、复合电源管理系统、车况和环境信息采集系统、动力电池组、超级电容和双向DC/DC变换器；所述驱动模式控制系统通过CAN总线分别与复合电源管理系统和车况、环境信息采集系统连接，复合电源管理系统通过CAN总线分别与动力电池组、双向DC/DC变换器、超级电容连接；所述超级电容与双向DC/DC变换器连接，超级电容通过双向DC/DC变换器与动力电池组并联接入能量输出直流母线。2.如权利要求1所述的基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统，其特征在于，所述驱动模式控制系统制定动力输出策略，其主要由模糊控制模块、模式选择模块组成；所述模糊控制模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块的输入包括：电机转速、踏板开度及环境湿度，所述输出模块的输出包括混合动力驱动概率系数；模糊控制模块输出的混合动力驱动概率系数作为所述模式选择模块判断供电模式切换的条件，所述混合动力驱动概率系数的隶属度函数输出量包括small、middle、high；当所述混合动力驱动概率系数隶属度函数输出量为middle或high时，供电模式由单独供电驱动切换为联合供电驱动，所述供电模式包括动力电池单独供电驱动、动力电池与超级电容联合供电驱动。3.如权利要求1所述的基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统，其特征在于，所述驱动模式控制系统制定动力输出策略，其主要由模糊控制模块、模式选择模块组成；所述模糊控制模块包括输入模块和输出模块，所述输入模块的输入包括：电机转速、踏板开度及环境湿度，所述输出模块的输出包括混合动力驱动概率系数；模糊控制模块输出的混合动力驱动概率系数作为所述模式选择模块判断供电模式切换的条件，所述混合动力驱动概率系数的隶属度函数输出量包括small、middle、high；当所述混合动力驱动概率系数隶属度函数输出量为middle或high时，再判断环境湿度(W)、电机转速(ni)、加速踏板开度(ωi)是否满足以下条件：W<70％，ni<0.6nmax，ωi>0.5ωmax；满足上述条件的，供电模式由单独供电驱动切换为联合供电驱动，所述供电模式包括动力电池单独供电驱动、动力电池与超级电容联合供电驱动。4.如权利要求1所述的基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统，其特征在于，复合电源管理系统是由主处理器以及与其分别连接的信号采集处理电路、KEY键盘、LCD显示屏、绝缘报警模块、SD卡、双向DC/DC变换器、电机驱动器和至少两种储能元件组成。5.如权利要求4所述的基于超级电容的电动赛车混合动力电源管理控制系统，其特征在于，信号采集处理电路包括：若干对的锂离蓄电池、对超级电容的电压、电流和温度参数中至少一种进行测量的传感器组；若干组对加速踏板和/或制动踏板的倾角测量的倾角传感器，对信号进行放大的信号放大器和AD转换器。6.如权利要求1所述的基于超级电容的电动赛车混合动力电源管...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，徐凯，崔艳秋，葛平淑，赵秀春，
申请(专利权)人：大连民族大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21