带预充电路的电动汽车动力系统及控制策略技术方案

本发明专利技术针对现有采用动力电池和超级电容并联储能结构的电动汽车的特点及存在的问题，设计一种可对整车电能进行优化管理的带预充电路的电动汽车动力系统，包括超级电容及动力电池，其特征在于：所述超级电容与主电机系统并联，所述动力电池与接触器K1串联后与主电机系统并联，一个辅助电机系统与所述动力电池并联，辅助电机系统串接充电电阻及接触器K2后与主电机系统并联，发动机连接至辅助电机系统。并提出了相应的控制策略，达到既可以满足行驶工况的需求，又可以最大限度利用超级电容存储的能量，使动力电池避免大电流和深度放电，提高系统效率，保证电池和超级电容寿命的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动汽车
，特别涉及电动汽车的动力系统。
技术介绍
现有电动车辆最常用的储能装置是采用动力电池和超级电容器，动力电池作为主要的电能储存装置，超级电容器用于车辆起步或制动能量回收等瞬间大电流充放电的车辆运行工况。最简单的方式是将动力电池与超级电容器直接并联在车辆动力线上，这样的做法削弱了超级电容充放电能力，而为达到与独立使用超级电容的效果就必须增大超级电容的容量，这使得成本和体积都大为增加。一种改进的方式是采用大电流继电器将超级电容和动力电池分别接入动力线，通过控制继电器来确定两者在不同车辆工况的使用。然而频繁的大电流对动力电池会造成损害，并且动力电池循环次数相对较多，导致其寿命缩短，使用效率低，且超级电容吸收能量不足。在动力电池和超级电容器之间并一个两象限的DC/DC变换器可以提高两者能量的利用率，但是对DC/DC变换器的要求很高，且费用昂贵，会对整个系统显著增加成本。另外，在极限情况下可能出现动力电池及超级电容的电量均不足以满足电机需求，如何选择相应的控制策略也是需要考虑的问题。
技术实现思路
本专利技术针对如上所述采用动力电池和超级电容并联储能结构的电动汽车的特点及存在的问题，设计一种可对整车电能进行优化管理的系统及选择相应的控制策略，达到既可以满足行驶工况的需求，又可以最大限度利用超级电容存储的能量，使动力电池避免大电流和深度放电，提高系统效率，保证电池和超级电容寿命的目的。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种带预充电路的电动汽车动力系统，包括超级电容及动力电池，其特征在于所述超级电容与主电机系统并联，所述动力电池与接触器Kl串联后与主电机系统并联，一个辅助电机系统与所述动力电池并联，辅助电机系统串接充电电阻及接触器K2后与主电机系统并联，发动机连接至辅助电机系统。所述发动机与主电机系统之间通过离合装置连接。本专利技术还包括以下技术方案一种权利要求I所述的带预充电路的电动汽车动力系统的控制策略，其特征在于在车辆起步加速或匀速行驶工况下，超级电容电压大于动力电池电压时，控制接触器K1、K2断开，由超级电容单独向主电机系统供电；当超级电容电压与动力电池电压相等时，控制接触器Kl闭合，动力电池与超级电容并联参与供电；当动力电池电量低于某一设定值,发动机自动启动工作,带动辅助电机系统发电，控制主电机系统的驱动电流等于发电电流，即单独由发动机通过辅助电机系统为主电机系统提供电能。一种权利要求I所述的带预充电路的电动汽车动力系统的控制策略，其特征在于在车辆刹车制动工况下，若接触器Kl闭合时，首先控制主电机系统电流为零，然后断开接触器K1，初始制动瞬间馈电大电流大部分由超级电容吸收，避免对接触器及动力电池造成损害，辅助电机系统与主电机系统切入发电状态，电机控制器控制两套电机系统做各自的恒流，; 超级电容快充满时，主电机系统线性地将电流降为零；动力电池快充满时，辅助电机系统也线性地将电流降为零；车辆退出电制动，进入气刹。一种前述带预充电路的电动汽车动力系统的控制策略，其特征在于在车辆停止的工况下，当动力电池的SOC小于某一下限值时，发动机通过辅助电机系统给动力电池补充电量;当动力电池的SOC大于某一上限值时，发动机停机，停止向动力电池补充电量。本专利技术的有益效果在于采用预充电阻与接触器串联的预充电路将超级电容与动力电池连接，避免了大电流对接触器及动力电池可能造成的过流损害，更好地延长动力电池的使用寿命，提高能量切换的效率。一般平坦的路况行驶时，超级电容电压都大于动力电池电压，超级电容单独对驱动电机供电即可满足要求，因此大大减少了动力电池的充放电次数，可有效延长其使用寿命O在车辆刹车制动时，只要动力电池的电量小于某一个设定值，辅助电机系统均可进行充电，且由于采用超级电容及动力电池并联的结构，电刹的时间相比纯电容系统的时间要长。当动力电池的电量不足时，通过发电机带动辅助电机系统给主电机供电，解决了在极限情况如车辆持续爬坡时，储能系统无法提供足够能量的问题。附图说明图I为本专利技术的带预充电路的电动汽车动力系统结构示意图。具体实施例方式下面结合附图对本技术作进一步的描述参见附图I，I是超级电容，2是动力电池,3是辅助电机系统，4是发动机，5是主电机系统，6是接触器K2，7是充电电阻，8是接触器K2。一种带预充电路的电动汽车动力系统，包括超级电容I及动力电池2，所述超级电容I与主电机系统5并联，动力电池2与接触器Kl串联后与主电机系统5并联，辅助电机系统3与动力电池2并联，辅助电机系统3串接充电电阻7及接触器K2后与主电机系统5并联，发动机4连接至辅助电机系统3，发动机4与主电机系统5之间通过离合装置连接。本专利技术的带预充电路的电动汽车动力系统的在不同车辆行驶工况下的控制策略如下在车辆起步加速或匀速行驶工况下超级电容电压大于动力电池电压时，控制接触器K1、K2断开，由超级电容单独向主电机系统供电；当超级电容电压与动力电池电压相等时，控制接触器Kl闭合，动力电池与超级电容并联参与供电；当动力电池电量低于某一设定值，例如动力电池的SOC < 25%时，发动机自动启 动工作，带动辅助电机系统发电，控制主电机系统的驱动电流等于发电电流，即单独由发动机通过辅助电机系统为主电机系统提供电能。在车辆刹车制动工况下若接触器Kl闭合时，首先控制主电机系统电流为零，然后断开接触器K1，辅助电机系统与主电机系统切入发电状态，初始制动瞬间馈电大电流大部分由超级电容吸收，避免对接触器及动力电池造成损害，电机控制器控制两套电机系统做各自的恒流，例如辅助电机100A，主电机350A ；超级电容快充满时，主电机系统线性地将电流降为零；直至动力电池充满时，辅助电机系统也线性地将电流降为零；车辆退出电制动，采用气刹。在车辆停止的工况下当动力电池的SOC小于某一下限值时，例如动力电池的SOC < 40%时，发动机通过辅助电机系统给动力电池补充电量；当动力电池的SOC大于某一上限值时，例如动力电池的SOC > 50%时，发动机停机，停止向动力电池补充电量。在车辆刹车制动时，只要动力电池的电量小于某一个设定值，例如动力电池SOC< 80%时，辅助电机系统均可进行充电。以上提到的SOC值均可根据实际油耗情况进行调整。超级电容电压小于动力电池电压的情况一般仅在首次装车时出现，当超级电容电压小于动力电池电压时，进入电容预充状态，车辆停止，接触器Kl断开，接触器K2闭合，由动力电池给超级电容预充电，当超级电容电压与动力电池电压相等时，接触器Kl闭合。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种带预充电路的电动汽车动力系统，包括超级电容及动力电池，其特征在于所述超级电容与主电机系统并联，所述动力电池与接触器Kl串联后与主电机系统并联，一个辅助电机系统与所述动力电池并联，辅助电机系统串接充电电阻及接触器K2后与主电机系统并联，发动机连接至辅助电机系统。2.根据权利要求I所述的一种带预充电路的电动汽车动力系统，其特征在于所述发动机与主电机系统之间通过离合装置连接。3.—种权利要求I所述的带预充电路的电动汽车动力系统的控制策略，其特征在于在车辆起步加速或匀速行驶工况下，超级电容电压大于动力电池电压时，控制接触器Kl、K2断开，由超级电容单独向主电机系统供电；当超级电容电压与动力电池电压相等时，控制接触器Kl闭合，动力电池与超级电容并联参与供电；当动力电池电量低于某一设定值，发动机自动启动工作，带动...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵亮亮，
申请(专利权)人：天津市松正电动汽车技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：