[发明专利]基于超级电容的无人驾驶电动汽车电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆技术领域的系统，具体是一种基于超级电容的无人驾驶电动汽车电源系统。

背景技术

无人驾驶电动汽车的控制系统比较复杂，车上载有控制计算机、激光雷达、自动导航设备和多种传感器。它们对电源功率要求比较大，且电压种类也比较多。如果采用蓄电池供电，当车辆启动或加速时，车上的驱动电机会对蓄电池的电压造成较大的波动，使无人驾驶电动汽车的控制系统造成很大的干扰，严重时会使车辆不能正常工作。目前已有的无人驾驶电动汽车通常采用蓄电池供电，主要是铅酸电池和镍氢电池。铅酸电池缺点是比能量较低，导致一次充电的行驶里程短，并且质量和体积较大，从而增加了汽车的自重和自身功率消耗。另外，铅酸电池的使用寿命短，使用成本较高，而镍氢蓄电池初始成本太高，而且还有记忆效应和充电发热等问题，充电发热会引发安全问题。另外，车辆频繁制动时会使蓄电池频繁地充放电，对电池造成一定的损失，影响电池的寿命。

超级电容(Supercapacitor)是20世纪60年代随着材料科学的突破而出现的新型功率型电子元器件，超级电容的蓄能和放电是物理过程，没有化学反应(一般蓄电池为化学变化)，是一种区别于化学电池的“物理电池”，因而它可以短周期(几分钟完成)用大电流充电和放电(数百安培)，而且从理论上说，其寿命可无限长。超级电容的超大容量、物理快速充放电过程、无记忆充放电、充放电循环次数高(可大于10⁵次)、无二次污染、使用温限范围宽等优异特性，在许多场合正取代以化学反应过程为基础的各种蓄电池。随着对超级电容器各种材料及工艺方面研究的不断深入，超级电容器的价格将进一步降低，其性能将进一步提高，在电动车领域将会有更广阔的应用前景。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利申请号03134523.9，专利名称为：电动车超级电容辅助电源系统，该专利中采用在电动车原有主电源(蓄电池)的基础上增加一个辅助电源(超级电容)，用于存储电动车再生制动回馈能量，以及车辆加速或爬坡时协助主电源向电机供电。此方案虽然有利于提高主电源的寿命，改善电动车的加速性能，但增加了成本，也使电源系统体积加大，且需要调压器等复杂的外围电路，不适合作为设备空间十分紧张的无人驾驶电动车电源系统。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供了一种基于超级电容的无人驾驶电动汽车电源系统，使其采用单一电源-超级电容器组作为无人驾驶电动汽车的电源系统，结构简单，便于实现计算机控制，使其在体积、结构变化不大的情况下，保证无人驾驶车辆安全、高效的运行，并实现零污染。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：超级电容器组、智能充电机、超级电容管理系统、第一直流转换电源模块、第二直流转换电源模块、车载计算机控制系统、DSP(数字信号处理)控制系统，其中：超级电容器组分别与超级电容管理系统、第一直流转换电源模块相连、第二直流转换电源模块、汽车中的驱动电机和转向电机以及智能充电机相连，第一直流转换电源模块与车载计算机控制系统相连，车载计算机控制系统与DSP控制系统通过CAN(控制器局域网)通信相连，第二直流转换电源模块分别与汽车的车载传感器、DSP控制系统、车载辅助装置相连，DSP控制系统的输出端与汽车的驱动系统相连，DSP控制系统通过CAN通信与超级电容管理系统相连。

所述第一直流转换电源模块将超级电容器组提供的电压进行转换，并将转换后的电压输出给车载计算机控制系统。

所述第二直流转换电源模块将超级电容器组提供的电压进行转换，并将转换后的电压输出给车载传感器、DSP控制系统、车载辅助装置提供工作电源。

所述超级电容管理系统负责监测超级电容器组的单体电压和总体输出电压、驱动电流、超级电容器组的环境温度，以及统计超级电容器组的充电次数，并通过发光二极管实时显示电压、电流、温度和充电次数，同时将所检测到的数据传至车载计算机控制系统。

所述车载计算机控制系统通过DSP控制系统接收来自超级电容管理系统的电压、电流、温度及充电次数信息，经过数据滤波和数据转换处理后，以界面形式显示出来，同时车载计算机控制系统接收来自车载传感器的信息，形成控制命令，并将命令传至给DSP控制系统。

所述DSP控制系统根据车载计算机控制系统所输的命令，调节自身输出电压的大小和方向，并将电压传输给汽车的驱动系统，驱动系统通过控制驱动电机和转向电机，保证车辆正常行驶。