[发明专利]一种电动车用伺服式储能机构及其控制方法

权利要求书

1.一种电动车用伺服式储能机构的控制方法，该电动车用伺服式储能机构包括进线滤波电容、功率模块、储能电机、储能飞轮、电压采样模块、电流采样模块、检测单元、以及运算及控制模块；进线滤波电容跨接于公共直流母线上；公共直流母线的一侧分为两路，一路与整车伺服驱动器或整车变频器的直流母线连接，另一路经由整车电池充放电单元与整车电池连接；公共直流母线的另一侧与功率模块的直流母线连接；功率模块的输出端与储能电机连接；储能飞轮连接在储能电机的转轴上；电压采样模块并接在进线滤波电容和功率模块之间的公共直流母线上；电流采样模块串接在功率模块与储能电机之间；检测单元安装在储能电机的转轴上；电压采样模块、电流采样模块和检测单元的输出端与运算及控制模块的输入端连接；运算及控制模块的输出端与功率模块的控制端连接；其特征是，具体过程如下：

当整车伺服驱动器或变频器对整车驱动电机实施电制动时，来自整车的动能被转化成电能回馈进入公共直流母线，使得公共直流母线的电压从正常值U0开始上升；当公共直流母线的电压上升至第一预设值U1时，整车电池充放电单元转入向整车电池充电的状态；

当整车伺服驱动器或变频器回馈至公共直流母线的电能的功率大于整车电池充放电单元向整车电池充电的功率时，公共直流母线的电压继续上升；当公共直流母线的电压上升至高于第二预设值U2时，伺服式储能机构开始工作，功率模块在运算及控制模块的控制下，输出与储能电机的预设转动方向相同的驱动扭矩来驱动储能电机转动，将公共直流母线上的电能转化为动能存储于储能电机与储能飞轮构成的旋转轴系上；

当整车结束制动状态继续运行时，公共直流母线上的电能被整车伺服驱动器或变频器消耗用于驱动整车运行，公共直流母线的电压开始下降；当公共直流母线的电压下降至低于第二预设值U2时，功率模块在运算及控制模块的控制下，输出与储能电机的当前转动方向相反的驱动扭矩来驱动储能电机制动，将存储于储能电机与储能飞轮构成的旋转轴系上的动能转换为电能送入公共直流母线，该电能通过整车伺服驱动器或变频器对整车驱动电机实施驱动，以及通过整车电池充放电单元向整车电池充电；

当储能电机及储能飞轮构成的转动轴系的动能被全部转化为电能送入公共直流母线后，储能电机速度降低至0速，伺服式储能机构停止工作；此时，若整车驱动继续通过整车伺服驱动器或变频器，以及整车电池通过整车电池充放电单元耗用公共直流母线上的电能，公共直流母线的电压继续下降；

当公共直流母线的电压下降至第一预设值U1时，整车电池充放电单元停止向整车电池充电；当公共直流母线的电压继续下降至正常值U0时，整车电池充放电单元转为从整车电池取电向直流母线放电的状态，从整车电池中取用电能送入公共直流母线，该电能通过整车伺服驱动器或变频器对整车驱动电机实施驱动。

2.根据权利要求1所述的一种电动车用伺服式储能机构的控制方法，其特征是，伺服式储能机构的运算及控制模块根据电压采样模块所采集的公共直流母线的当前电压值U输出控制储能电机的驱动扭矩，即：

先计算当前电压值U与第二预设值U2的差值ΔU，其中ΔU=U-U2；再对差值ΔU进行PID运算，PID运算的输出值作为对于储能电机的扭矩设定： 当PID运算的输出值为正时，通过功率模块驱动储能电机加速运转；当PID运算的输出值为负，且储能电机的转速不为0时，通过功率模块驱动储能电机减速运转；当PID运算的输出值为负，且储能电机的转速为0时，功率模块停止对储能电机输出，并将PID运算的积分量清零。