电动汽车能量回收系统技术方案

一种电动汽车能量回收系统，用于对电动汽车能量回收和动力电池组可控充电。电机驱动器经直流滤波及能量回收预存单元、能量回收高频斩波充电单元与动力电池组串接，能量回收功率组件与全数字控制器连接，由直流滤波及能量回收预存单元与能量回收高频斩波充电单元并联组成。本实用新型专利技术全数字控制器以高性能数字信号微处理器为核心生成PWM控制信号，按照动力电池组工艺要求，对直流输出电压、电流进行动态控制，可通过直流滤波及能量回收预存单元的超级电容对电动汽车的能量进行最大限度回收，并可经高频斩波充电单元对电池组进行可控充电，既能按照锂电池特性快速回收制动时产生的能量，达到延长电动汽车续行里程要求，又能延长电池组使用寿命。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及自动控制
，具体说是一种对动力电池组的充电电压及电流可控的电动汽车能量回收系统。
技术介绍
能源紧张和环保危机，迫使中国汽车市场急需开发和生产新能源动力汽车。国家规划到2020年的总体目标是新能源汽车保有量达到500万辆，使我国节能与新能源汽车产业规模位居世界前列。但制约电动汽车发展的瓶颈是动力电池组寿命及续行里程。为此，将电动汽车在下坡、刹车时产生的制动能量收集起来再利用(电动汽车能量回收系统) 是延长电动汽车续行里程的一种有效方法，目前电动汽车能量回收的主要表现形式如图3 所示。其中序号1为电机及驱动单元，2为超级电容，4为动力电池组。这种方案控制简单，成本低，缺点是回收过程对电池组的充电不可控。某型电动汽车在刹车时，电机驱动器回馈的电压高达900V，以电动汽车用电池组规格为3. 2V, 200AH, 170只锂电池串联为例，回收时对电池组的充电电流近500A，已大大超过了此型锂电池的接受能力。由于锂电池在能量密度、功率密度上的优势，使之成为电动汽车用动力电池已成趋势，但锂电池比较“娇贵”，在安全性上存在隐患，一次过充或过放就有可能造成其损坏，显然上述电动汽车能量回收过程极易造成锂电池过充使其损坏，从而缩短电池组寿命。
技术实现思路
为克服现有电动汽车能量回收系统对电池组充电不可控的缺陷，本技术的专利技术目的在于提供一种电动汽车能量回收系统，通过将高频斩波变换与锂电池组充电工艺相结合，以使回收能量的输出电压及电流可自动控制，动态满足动力电池组最大充电接受能力要求，不受能量回馈大小限制。为实现上述目的，本技术电机驱动器经直流滤波及能量回收预存单元与动力电池组串接，其特征在于能量回收高频斩波充电单元连接在直流滤波及能量回收预存单元与动力电池组之间，能量回收功率组件由直流滤波及能量回收预存单元与能量回收高频斩波充电单元并联组成，能量回收功率组件与全数字控制器连接，回馈的能量存储在直流滤波及能量回收预存单元内，再通过能量回收高频斩波充电单元实施对动力电池组的可控充电，完成能量回收与充电过程。所述直流滤波及能量回收预存单元由超级电容组成。所述能量回收高频斩波充电单元由功率开关器件、直流电感、二极管组成。所述全数字控制器包括脉宽调制信号的驱动和保护电路、通信单元、数字信号处理器和电压电流检测环节；所述电压电流检测环节由直流环节电压检测部分及输出直流侧电流检测部分组成；直流环节电压检测部分由2个电压传感器组成，其输入端分别并接直流滤波及能量回收预存单元及动力电池组，分别检测能量回收高频斩波充电单元的直流输入电压及电池组的输出电压；输出直流侧电流检测部分由电流传感器或分流器串接在能量回收高频斩波充电单元来检测能量回收高频斩波充电单元的直流输出电流；所述数字信号处理器的模拟输入为从电压电流检测环节得到的电压、电流信号， 经过数字信号处理器的模拟输入接口电路进行变换，然后输入到数字信号处理器的模数转换接口，数字信号处理器包括1路脉宽调制输出口和作为辅助控制的2条I/O 口；所述脉宽调制信号的驱动和保护电路输入为数字信号处理器的1路脉宽调制输出口的1路脉宽调制脉冲信号及辅助控制的2条I/O 口，输入I/O将主回路中的I/O信号经过输入I/O电路输入数字信号处理器的I/O接口，接收主回路的故障信号；输出I/O电路控制主回路中能量回收高频斩波充电单元的功率开关器件，实现主回路的运行、停止控制； 脉宽调制功率驱动信号根据系统要求，由数字信号处理器的脉宽调制输出口的1路脉宽调制脉冲信号，经过脉宽调制信号的驱动和保护电路输出1路PWM (脉冲调制)控制信号，控制主回路中能量回收高频斩波充电单元的功率开关器件；所述通信单元采用CAN或者485通信形式，接收电动汽车能源管理系统发出的运行、暂停、停止、充电工艺等信号，同时将主回路实时的工作状态在电动汽车能源管理系统的触摸屏上显示。本技术串入在电动汽车动力控制中。在电动汽车刹车、下坡等制动状态下，回馈能量首先注入直流滤波及能量回收预存单元，然后按照电动汽车能源管理系统根据电池组的荷电状态、温度等所确定的最大接受充电工艺，对动力电池组充电，回收的能量由能量回收高频斩波充电单元，经L、Dl、D3注入动力电池组。本技术与现有技术相比，可通过直流滤波及能量回收预存单元的超级电容对电动汽车的能量进行最大限度地回收，并可通过全数字控制器经能量回收高频斩波充电单元对电动汽车动力电池组进行可控充电，不对电池组电池造成任何损坏，既能按照锂电池的特性快速回收制动时产生的能量，达到延长电动汽车续行里程的要求，又能延长电池组的使用寿命。附图说明图1为本技术的主回路电气结构示意简图；图2为本技术模块简图；图3为电动汽车现有能量回收电气结构示意简图。具体实施方式如图1所示，电机驱动器1经直流滤波及能量回收预存单元2与动力电池组4串接，能量回收高频斩波充电单元3连接在直流滤波及能量回收预存单元2与动力电池组4 之间，直流滤波及能量回收预存单2与能量回收高频斩波充电单元3并联组成能量回收功率组件；直流滤波及能量回收预存单元2由超级电容组成；能量回收高频斩波充电单元3 由功率开关器件、直流电感、二极管组成。如图2所示，能量回收功率组件5的两端分别与电机驱动器、动力电池组连接，能量回收功率组件5与全数字控制器6连接，回馈的能量存储在直流滤波及能量回收预存单元内，再通过能量回收高频斩波充电单元实施对动力电池组的可控充电。全数字控制器6包括脉宽调制信号的驱动和保护电路7、通信单元8、数字信号处理器9和电压电流检测环节10 ；电压电流检测环节10由直流环节电压检测部分及输出直流侧电流检测部分组成；直流环节电压检测部分由2个电压传感器组成，其输入端分别并接直流滤波及能量回收预存单元及动力电池组，分别检测高频斩波充电单元的直流输入电压及电池组的输出电压；输出直流侧电流检测部分由电流传感器或分流器串接在能量回收高频斩波充电单元来检测能量回收高频斩波充电单元的直流输出电流；数字信号处理器9的模拟输入为从电压电流检测环节10得到的电压、电流信号， 经过数字信号处理器9的模拟输入接口电路进行变换，然后输入到数字信号处理器9的模数转换接口，数字信号处理器9包括1路脉宽调制输出口和作为辅助控制的2条I/O 口；脉宽调制信号的驱动和保护电路7输入为数字信号处理器9的1路脉宽调制输出口的1路脉宽调制脉冲信号及辅助控制的2条I/O 口，输入I/O将主回路中的I/O信号经过输入I/O电路输入数字信号处理器9的I/O接口，接收主回路的故障信号；输出I/O电路控制主回路的高频斩波充电单元3的功率开关器件，实现主回路的运行、停止控制；脉宽调制功率驱动信号根据系统要求，由数字信号处理器9的脉宽调制输出口的1路脉宽调制脉冲信号，经过脉宽调制信号的驱动和保护电路7输出1路PWM (脉冲调制)控制信号，控制主回路中的能量回收高频斩波充电单元3的功率开关器件；通信单元8采用CAN或者485通信形式，接收电动汽车能源管理系统11发出的运行、暂停、停止、充电工艺等信号，同时将主回路实时的工作状态在电动汽车能源管理系统 11的触摸屏上显示。本技术的工作过程在电动汽车处于刹车、下坡时，电动汽车动力调节部分电机及电机驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电动汽车能量回收系统，电机驱动器（１）经直流滤波及能量回收预存单元（２）与动力电池组（４）串接，其特征在于：能量回收高频斩波充电单元（３）连接在直流滤波及能量回收预存单元（２）与动力电池组（４）之间，能量回收功率组件（５）由直流滤波及能量回收预存单元（２）与能量回收高频斩波充电单元（３）并联组成，能量回收功率组件（５）与全数字控制器（６）连接，回馈的能量存储在直流滤波及能量回收预存单元（２）内，再通过能量回收高频斩波充电单元（３）实施对动力电池组（４）的可控充电。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车能量回收系统，电机驱动器(1)经直流滤波及能量回收预存单元(2) 与动力电池组(4)串接，其特征在于能量回收高频斩波充电单元(3)连接在直流滤波及能量回收预存单元(2)与动力电池组(4)之间，能量回收功率组件(5)由直流滤波及能量回收预存单元(2)与能量回收高频斩波充电单元(3)并联组成，能量回收功率组件(5)与全数字控制器(6)连接，回馈的能量存储在直流滤波及能量回收预存单元(2)内，再通过能量回收高频斩波充电单元(3)实施对动力电池组(4)的可控充电。2.根据权利要求1所述的电动汽车能量回收系统，其特征在于所述直流滤波及能量回收预存单元(2)由超级电容组成。3.根据权利要求1所述的电动汽车能量回收系统，其特征在于所述能量回收高频斩波充电单元(3)由功率开关器件、直流电感、二极管组成。4.根据权利要求1所述的电动汽车能量回收系统，其特征在于所述全数字控制器(6) 包括脉宽调制信号的驱动和保护电路(7)、通信单元(8)、数字信号处理器(9)和电压电流检测环节(10)；所述电压电流检测环节(10)由直流环节电压检测部分及输出直流侧电流检测部分组成；直流环节电压检测部分由2个电压传感器组成，其输入端分别并接直流滤波及能量回收预存单元(2)及动力电池组(4)，分别检测能...

【专利技术属性】
技术研发人员：王国安，刘士杰，陈畅，
申请(专利权)人：襄樊德普电气有限公司，
类型：实用新型
国别省市：42