[发明专利]一种用于车辆制动能量回收的超级电容系统

摘要

本发明涉及一种用于车辆制动能量回收的超级电容系统，其特征在于：第一储能模块最高工作电压与第二储能模块最高工作电压相同，第二储能模块最低工作电压与第一储能模块单独启动车辆的最低工作电压相同；第一储能模块的最高工作电压为模块中所有单体最高工作电压之和的95～100%；第一储能模块的最低工作电压为模块中所有单体最低工作电压之和的95～100%；第二储能模块的最高工作电压为模块中单体最高工作电压之和的83～92%；第三储能模块的最高工作电压为模块中单体最高工作电压之和的83～92%；第三储能模块的最低工作电压为模块中所有单体最低工作电压之和的83～92%；超级电容控制单元对第一储能模块、第二储能模块和第三储能模块控制和管理。解决车辆制动能量回收过程中电池效率低，使用寿命短的问题。

主权项

一种用于车辆制动能量回收的超级电容系统，其特征在于，包括第一储能模块、第二储能模块、第三储能模块、DC/DC转换器及超级电容控制单元，第一储能模块最高工作电压与第二储能模块最高工作电压相同，第二储能模块最低工作电压与第一储能模块单独启动车辆的最低工作电压相同；第一储能模块与第二储能模块并联连接，第三储能模块与第一储能模块和第二储能模块串联连接，通过DC/DC转换器与逆变器及启动/发电机连接；超级电容控制单元与第一储能模块、第二储能模块和第三储能模块连接通讯，超级电容控制单元根据车辆控制器输入的信号进行第一储能模块、第二储能装置和第三储能装置的电能源控制及管理，其控制方法包括：超级电容控制单元根据整车控制器输入的车辆启动状态信号，确定超级电容系统的第一储能模块、第二储能模块及第三储能模块的电压状态（SOV）、温度状态（T）以及健康状态（SOH）：1）第一储能模块电压状态（SOV）：U≥Ulim1；2）第一储能模块电压状态（SOV）：Ulim2≤U＜Ulim1；3）第一储能模块温度状态（T）：‑40～65℃；4）第一储能模块健康状态（SOH）：容量衰减⊿C≤20%，内阻增加⊿ESR≤20%；5）第二储能模块电压状态（SOV）：U≥Ulim1；6）第二储能模块温度状态（T）：‑30～65℃；7）第二储能模块健康状态（SOH）：容量衰减⊿C≤20%，内阻增加⊿ESR≤20%；8）第三储能模块电压状态（SOV）：U≥Ulim3；9）第三储能模块温度状态（T）：‑20～65℃；10）第三储能模块健康状态（SOH）：容量衰减⊿C≤20%，内阻增加⊿ESR≤20%；若满足1）3）4），第一储能模块为车辆启动供电；若不满足3）或4），第一储能模块故障诊断；若满足2）3）4），由第一储能模块辅助第二储能模块为车辆启动供电；若满足3）4）5）6）7），不满足1）2），由第二储能模块为车辆启动供电；若不满足6）或7），第二储能模块故障诊断；若满足2）3）4）6）7）8）9）10），不满足1）5），由第一储能模块辅助第三储能模块为车辆启动供电；若不满足9）或10），第三储能模块故障诊断；超级电容控制单元根据整车控制器输入的车辆行驶状态信号，比较车辆行驶所需功率Preq与车辆发动机或/和电机功率Pmax，若Pmax＞Preq，确定超级电容系统的第一储能模块、第二储能模块及第三储能模块的电压状态（SOV）、温度状态（T）包括：1）第一储能模块电压状态（SOV）：U＜Ulim2；2）第一储能模块温度状态（T）：‑30～65℃；3）第二储能模块电压状态（SOV）：U＜Ulim1；4）第二储能模块温度状态（T）：‑20～65℃；5）第三储能模块电压状态（SOV）：U＜Ulim3；6）第三储能模块温度状态（T）：‑20～65℃；若满足1）2），第一储能模块充电至Us1；若满足2），不满足1），第一储能模块不充电；若不满足2），第一储能模块故障诊断；若满足3）4），第二储能模块充电至Us1；若不满足3）或4），第二储能模块不充电；若不满足4），第二储能模块故障诊断；若满足5）6），第三储能模块充电至Us2；若满足6），不满足5），第三储能模块不充电；若不满足6），第三储能模块故障诊断；超级电容控制单元根据整车控制器输入的车辆行驶状态信号，比较车辆行驶所需功率Preq与车辆发动机或/和电机功率Pmax，若Pmax＜Preq，确定超级电容系统的第二储能模块及第三储能模块的电压状态（SOV）、温度状态（T）包括：1）第二储能模块电压状态（SOV）：U≥Ulim1；2）第二储能模块温度状态（T）：‑20～65℃；3）第三储能模块电压状态（SOV）：U≥Ulim3；4）第三储能模块温度状态（T）：‑20～65℃；5）若满足1）2）3）4），第二储能模块辅助第三储能模块为车辆行驶、加速及爬坡供电；6）若满足2）4）不满足1）3），第二储能装置不供电；7）若不满足2）4），第二储能模块和第三储能模块故障诊断；超级电容控制单元根据整车控制器输入的车辆制动状态信号，确定超级电容系统的第一储能模块、第二储能模块及第三储能模块的电压状态（SOV）、温度状态（T）包括：1）第一储能模块电压状态（SOV）：U＜Us1；2）第一储能模块温度状态（T）：‑30～65℃；3）第二储能模块电压状态（SOV）：U＜Us1；4）第二储能模块温度状态（T）：‑20～65℃；5）第三储能模块电压状态（SOV）：U＜Us2；6）第三储能模块温度状态（T）：‑20～65℃；若满足1）2），第一储能模块回收能量，电压充至Us1；若不满足2），第一储能模块故障诊断；若满足3）4），第二储能模块回收能量，电压充至Us1；若不满足4），第二储能模块故障诊断；若满足5）6），第三储能模块回收能量，充电至Us2；若不满足6），第三储能模块故障诊断；超级电容控制单元根据整车控制器输入的车辆工作状态信号，判断负载功率Pload，确定超级电容系统的第二储能模块及第三储能模块的电压状态（SOV）、温度状态（T）：1）第二储能模块电压状态（SOV）：U≥Ulim1；2）第二储能模块温度状态（T）：‑20～65℃；3）第三储能模块电压状态（SOV）：U≥Ulim3；4）第三储能模块温度状态（T）：‑20～65℃；若满足1）2），第二储能模块为负载供电；若满足2）3）4），不满足1），第三储能模块为负载供电；若满足3）4），由第三储能模块为负载供电；若不满足2）或4）第二储能模块和第三储能模块故障诊断。