[发明专利]一种基于超级电容的电动汽车混合动力控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及电动车辆的动力装置领域，涉及一种电动汽车由超级电容和蓄电池组成的混合动力系统，尤其涉及基于超级电容的电动汽车混合动力控制系统。

背景技术

近年来，随着能源危机和环境问题的日益严重，传统内燃机汽车的燃料不可持续性、高污染等问题越来越受到人们的关注。电动汽车由于其节能、环保、能量转换效率高等优点，得到了产业界的高度重视和政府部门的大力扶持。目前，制约电动车快速发展的一个重要原因是续驶历程短，软肋在于动力系统。如何提高动力系统放电能量效率和储能利用率，延长动力系统的使用寿命具有重大的意义。

目前电动汽车所使用的蓄电池寿命时间短，充电时间长，尤其较难实现频繁地大电流充放电。在城市工况下，电动汽车频繁加速、加速、爬坡时，瞬间峰值电流很大，频繁大电流放电，降低了电池组的能量效率和使用寿命，从而整车的动力性能受到了制约；同时在城市工况下，电动汽车频繁刹车、下坡，电机的再生制动时瞬间充电电流很大，会对电池寿命产生伤害，此部分回收的能量不能充分存储，造成了巨大的浪费。

超级电容是一种新型电容，电量远大于普通电容，和电池相比，具有较大的功率密度，污染少、寿命长、充电速度快等优点，非常适合应用于城市工况下瞬间功率大、频繁充放电的场合。但由于和蓄电池相比，超级电容比能量密度较小，无法大量的存储能量，以及存在发热和单体均衡，单独使用受到一定限制。

将超级电容作为辅助电源与动力电池组成联合体共同工作，组成一个混合动力系统，可以将蓄电池的高比能量和超级电容的高比功率的优点结合到一起，对提高电动汽车续驶历程，改善加速性能，提高动力系统性能具有重要意义。

在现有的理论和技术方面，发明专利申请号为200810057390.0的“一种电动汽车用的动力电池-超级电容混合动力系统”给出了一种具有动力电池-超级电容混合动力系统，该系统采用动力蓄电池串联升压DC/DC变换器后与超级电容并联为电机提供动力，同时增加了双向DC/DC变换器与24V蓄电池。这种方法能够实现提高放电效率，吸收一定制动回馈能量，但由于增加了24V蓄电池，增加了成本，而且电容直接与电机驱动控制装置相连，无双向DC/DC变换器，电容端电流、电压变化很快，设计没有对超级电容端充放电电流进行控制。

专利申请号为201010164977.9的发明“基于DSP的电动汽车电机和超级电容控制系统”，该设计中将超级电容与DC/DC变换器相串联，然后与大功率电池相并联，共同为电机驱动控制装置提供动力电源。这种系统中，电池直接与电机驱动控制装置相连，电池与电机驱动控制装置中间无切换装置，无法对电池端电压和充放电电流进行控制。

另一个专利号为200810018098.8的“一种电动摩托车超级电容与蓄电池复合电源控制系统”也是将超级电容与DC/DC变换器相串联后于电池并联，为电机驱动控制装置提供动力源，在电池与电机驱动控制装置之间增加了一个切换装置。该设计虽然增加了一个切换装置，可以对电池两端的放电电流进行控制，无法对充电电流进行控制，控制精度不高。

此外，由于超级电容和电池电压和温度也对充放电产生影响，上述专利中的控制系统均没有对超级电容和电池电压和温度的采集和控制。

发明内容

本发明目的是：为了克服现有技术中的不足，提供一种基于超级电容的电动汽车混合动力控制系统，能对电池和超级电容的充放电进行精确的控制，提高了电动车辆的动力性、经济性，延长蓄电池的寿命。

本发明的技术方案是：一种基于超级电容的电动汽车混合动力控制系统，包括超级电容、动力蓄电池、电机，还包括和电机连接的电机驱动控制装置，通过CAN总线连接电机驱动控制装置的车载测量单元，以及连接在超级电容和电机驱动控制装置之间的第一双向DC/DC变换器，连接在动力蓄电池和电机驱动控制装置之间的第二双向DC/DC变换器，所述电机驱动控制装置控制第一双向DC/DC变换器和第二双向DC/DC变换器的工作状态。

进一步的，所述第一双向DC/DC变换器和第二双向DC/DC变换器分别包括两个功率开关管和一个电感，电感的一端连接在两个功率开关管的连接点上，所述功率开关管为以下的一种：

功率开关管为MOS管，其栅极加有PWM脉冲控制信号；

功率开关管为功率晶体管，其基极加有PWM脉冲控制信号；