[发明专利]一种电动汽车用电容充放电控制装置

说明书

技术领域：

本发明属于汽车节能设备技术领域，涉及一种电动汽车用的环保型驱动控制式超级电容再生制动能量回收和利用系统，特别是一种电动汽车用电容充放电控制装置。

背景技术：

现有的电动汽车在频繁起步、爬坡和制动过程中，容易造成其功率需求曲线的不断变化，在城市道路的工况下更是如此。通常，一辆高性能的电动汽车的峰值功率与平均功率之比可达16∶1，但是这些峰值功率的特点是持续时间一般都比较短，需求的能量并不高。对于纯电动汽车而言，这就意味着要么汽车动力性不足，要么电压总线上要经常承受大的尖峰电流，这无疑会损害电池的寿命；但如果使用功率比较大的超级电容，当瞬时功率需求较大时，由超级电容提供尖峰功率，并且在制动回馈时吸收尖峰功率，就可以减轻对电池的压力，从而可以增加起步、加速时系统的功率输出，而且可以高效地回收大功率的制动能量，还可以提高蓄电池的使用寿命，改善其放电性能。

目前，制约电动汽车广泛推广应用的一个重要因素之一是其续航里程短，如何充分利用电动汽车再生制动能量是节约能源和提高电动汽车续航里程的关键。国内现有的电动汽车上的再生制动系统都是在车辆制动时，使电机工作于发电工况，将动能或重力势能转化为电能不加控制的直接回馈到蓄电池中，起动时再由蓄电池大电流放电加以利用。这种技术方案的主要缺点是车辆频繁制动和起动时会使蓄电池频繁地大电流充、放电，因为过充过放对电池造成一定的损失，影响电池的寿命；另外，电池作为电动车的唯一电源，在车辆加速或爬坡时，电池会大电流放电，对电池的寿命不利。超级电容是近年来研究开发出来的一种新型储能器件，这种超级电容的电容量远远大于普通电容，目前可达到几千甚至数万法拉，国内外均有成型产品应用；况且超级电容的储能作用已在地铁列车中推广使用，本申请人也已在国内获批相关专利。与地铁不同的是，地铁列车只用超级电容作为再生制动能量储存的单一载体，而本方案的电动汽车再生制动时能量储存的载体是两种，即蓄电池和超级电容同时起制动能量吸收作用，超级电容具有动态响应好、功率密度大、寿命长等特点，适合于瞬时大功率充放电的场合，恰好与蓄电池充电时动态响应差、要求恒流恒压等特点形成互补；所以，探讨一种利用超级电容储存电动汽车在制动过程中的能量并有效地再利用是很有前景的技术方案。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计一种应用于电动汽车的，利用超级电容储存电能和释放电能，实现有效储存和放电供电的系统技术方案，其装置采用现代电力电子技术原理和器件组合而成，可以装配于现有的电动汽车上实现储能节能功效。

为了实现上述目的，本发明针对单独由蓄电池进行再生制动能量回收的技术存在的缺陷和不足，设计和提供一种电动汽车超级电容再生制动能量储存系统，在蓄电池对电动汽车再生制动能量储存的基础上增加一组用超级电容模组作为再生制动能量储存的载体，超级电容模组及其充放电控制系统与蓄电池形成能量供给和储存互补；平时蓄电池以平均功率提供电动汽车运行所需大部分能源，在制动工况时，电动汽车再生制动以峰值功率回馈能量通过充放电控制器存储于超级电容中，在车辆起动、加速和爬坡时，超级电容充放电控制器将超级电容模组中储存的能量以瞬间高能量大电流的形式释放出来，与蓄电池并联向电动汽车电机供电，以满足电动汽车起动和加速的需求。