一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统，采用锂电池和超级电容并联，并在锂电池和超级电容之间安装双向DCDC变换器，双向DCDC变换器的高压侧连接锂电池和驱动器，双向DCDC变换器的低压侧连接超级电容；通过双向DCDC变换器，可以解决超级电容和锂电池的电压不同的问题；行驶中开始超级电容供电，可以在短时间内提供一个远超锂电池额定功率的输出功率，助其加速；超级电容放电后锂电池可以通过双向DCDC变换器为超级电容补充电量；在能量回收时，超级电容可以通过双向DCDC变换器协助吸收电流；超级电容还可以通过双向DCDC在锂电池电量耗尽时释放电量使车维持行驶一段时间。段时间。段时间。

【技术实现步骤摘要】
一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统


[0001]本技术涉及电动车辆电源管理系统
，尤其涉及一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统。

技术介绍

[0002]传统电动车辆的供电方式一般是采用锂电池直接给驱动器供电，驱动电机运行并带动电动车行驶。上述锂电池直接供电带来的问题包括：（1）锂电池输出电流有限，限制了最大输出功率，无法在短时间内输出较大功率，当电动车高速行驶需要超车时，因为功率限制，无法在短时间内有效提速超车；（2）如果提高电池放电电流，也就是提高放电功率，将使得锂电池的寿命急剧缩短；（3）在电动车能量回收时，如果回收电流过大会损害电池寿命；（4）电动车如果锂电池能量耗尽，就无法再继续行驶，寻找充电桩比较困难。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统。
[0004]为实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：
[0005]一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统，包括锂电池、超级电容、双向DCDC变换器、驱动器以及电机；所述锂电池和所述驱动器之间电连接，所述驱动器与所述电机之间电连接，所述超级电容与所述锂电池并联，所述超级电容和所述锂电池之间安装所述双向DCDC变换器；
[0006]所述双向DCDC变换器由升压Boost电路和降压Buck电路并联而成，所述超级电容连接于所述双向DCDC变换器的低压侧，所述锂电池和所述驱动器连接于所述双向DCDC变换器的高压侧；所述双向DCDC变换器工作在Boost状态下，低压侧作为电源提供能量，所述超级电容用以为所述驱动器启动或者加速提供瞬时峰值功率；所述双向DCDC变换器工作在Buck状态下，所述锂电池或者能量回收状态下的所述电机作为电源提供能量，所述超级电容用以储能。
[0007]优选地，所述双向DCDC变换器是双向半桥DCDC变换器，所述双向DCDC变换器包括Boost开关以及Buck开关，所述Boost开关由第一开关管并联二极管组成，所述Buck开关由第二开关管并联二极管组成。
[0008]优选地，所述第二开关管可靠关断，所述双向DCDC变换器处于Boost工作模式，所述第一开关管初始状态为导通，电路中的电感储能，所述第一开关管关断时，电路中的电感释放能量，电感电流从低压侧指向高压侧，所述超级电容为所述驱动器提供瞬时的峰值功率。
[0009]优选地，所述第一开关管可靠关断，所述双向DCDC变换器处于Buck工作模式，所述第二开关管初始状态为导通，电路中的电感储能，所述第二开关管关断时，电路中的电感释放能量，电感电流始终由高压侧指向低压侧，所述锂电池作为电源，所述超级电容储能。
[0010]优选地，所述驱动器与所述锂电池之间设有保护开关，所述保护开关由第三开关管并联二极管组成。
[0011]优选地，当电动车制动时，所述电机发电并作为电源，经由与所述第三开关管并联的二极管向所述锂电池充电。
[0012]优选地，当所述电机发电的电流超出所述锂电池的安全电流时，所述第一开关可靠关断，所述双向DCDC变换器处于Buck工作状态，所述电机发电作为电源，经由Buck电路向所述超级电容供电。
[0013]与现有技术相比，本技术提供的一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统，在锂电池和超级电容之间安装双向DCDC变换器，双向DCDC变换器的高压侧连接锂电池和驱动器，双向DCDC变换器的低压侧连接超级电容。
[0014]1、在电动车辆行驶时，控制双向DCDC变换器处于Boost状态，超级电容可以在短时间内提供一个远大于锂电池额定输出功率的瞬间功率峰值，可以将电动车在锂电池可以提供的正常行驶速度的基础上进一步提速，实现电动车高速行驶基础上的超车。
[0015]2、在超级电容作为电源提供瞬间功率峰值提速后，控制双向DCDC变换器处于Buck状态，锂电池作为电源向超级电容充电，超级电容再次储能，为下一次加速做准备。
[0016]3、在锂电池和超级电容之间安装双向DCDC变换器，锂电池在双向DCDC变换器高压侧，超级电容在双向DCDC变换器低压侧，二者通过升压Boost电路或者降压Buck电路连接，可以解决因为超级电容电压和锂电池电压不同而造成的锂电池的损坏或者BMS保护问题。
[0017]4、电动车辆的能量回收最主要的方式是制动能量回收，回收车辆在制动或惯性中释放出的多余能量，并通过电机将其转化为电能，再转存用于车辆行驶中。当回收电流较小，电机产生的电能通过驱动器可以直接充入锂电池；当回收电流较大时，控制双向DCDC变换器处于Buck状态下，电机产生的电能通过驱动器，一部分经由Buck电路流向超级电容，由超级电容协助吸收多余的电能。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统的结构框图；
[0020]图2为一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统的Buck电路电流示意图；
[0021]图3为一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统的Boost电路电流示意图。
具体实施方式
[0022]为使对本技术的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
[0023]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定
的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0024]传统的电动车采用锂电池直接给驱动器供电，锂电池有最大输出功率限制，从而电动车的行驶速度也被限制，且对于在行驶半途中锂电池电量耗尽没有较好的解决方法；为了实现电动车在现有的锂电池能够提供的高速行驶下进一步提速的效果，对电动车电量耗尽的情况提供应急措施，在电动车能量回收时对锂电池进行保护等，提出使用超级电容与锂电池并联的方案。
[0025]请结合附图1
‑
附图3，一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统，包括锂电池1、超级电容2、双向DCDC变换器3、驱动器4以及电机5；锂电池1和驱动器4之间电连接，驱动器4与电机5之间电连接，超级电容2与锂电池1并联，超级电容2和锂电池1之间安装双向DCDC变换器3。
[0026]双向DCDC变换器3由升压Boost电路和降压Buck电路反并联而成，超级电容2连接于双向DCDC变换器3的低压侧，锂电池1和驱动器4连接于双向DCDC变换器3的高压侧；双向DCDC变换器3工作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容和锂电池供电的高倍率系统，其特征在于：包括锂电池、超级电容、双向DCDC变换器、驱动器以及电机；所述锂电池和所述驱动器之间电连接，所述驱动器与所述电机之间电连接，所述超级电容与所述锂电池并联，所述超级电容和所述锂电池之间安装所述双向DCDC变换器；所述双向DCDC变换器由升压Boost电路和降压Buck电路反并联而成，所述超级电容连接于所述双向DCDC变换器的低压侧，所述锂电池和所述驱动器连接于所述双向DCDC变换器的高压侧；所述双向DCDC变换器工作在Boost状态下，低压侧作为电源提供能量，所述超级电容用以为所述驱动器启动或者加速提供瞬时峰值功率；所述双向DCDC变换器工作在Buck状态下，所述锂电池或者能量回收状态下的所述电机作为电源提供能量，所述超级电容用以储能。2.如权利要求1所述的超级电容和锂电池供电的高倍率系统，其特征在于：所述双向DCDC变换器是双向半桥DCDC变换器，所述双向DCDC变换器包括Boost开关以及Buck开关，所述Boost开关由第一开关管并联二极管组成，所述Buck开关由第二开关管并联二极管组成。3.如权利要求2所述的超级电容和锂电池供电的高倍率系统，其特征在于：所述第二开关管可靠关断，所述双向...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴道贤，石飞，
申请(专利权)人：苏州赤兔驱动科技有限公司，
类型：新型
国别省市：