[发明专利]电动车辆再生刹车装置的能量充电与放电控制装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动车辆再生刹车装置的能量充电与放电控制装置及方法，具体涉及被形成为通过在电池与超级电容器之间适用双向转换器来能够实施充电与放电的电动车辆再生刹车装置的能量充电与放电控制装置及方法。

背景技术

通常，如电动摩托车、电动自行车、电动汽车等电动车辆被形成为可以通过利用电池的电力来驱动马达(motor)，即电动机，刹车时将电动机作为发电机而运行，从而使此时产生的能量作为电阻的热能而消耗或者可以利用电池进行充电。

然而，使用电池存储电能的情况下，依电池的充电与放电特性而言，无法有效地存储短时间内产生的再生电力，从而导致效率极差，并且频繁的充电与放电将缩短电池寿命，从而存在降低电池的耐久性的问题。并且，使用电阻的情况下，虽然可达到再生刹车，但是存在将电能作为热量而释放并消耗的缺点。

为了改善这种问题点，韩国公开专利第2003-0006269号中公开了通过附加超级电容器来能够提高充电效率的能量存储系统的控制方法。

所述能量存储系统具有如下的结构：在电池与逆变器之间连接有DC/DC转换器，所述DC/DC转换器与电池是以并联的方式连接的，超级电容器以串联的方式连接于此，其中，DC/DC转换器被设置成与行驶速度成反比地控制电压。

这种现有的能量存储系统不考虑超级电容器在充电与放电时的电压变化状态与所要求的负荷电流或者被检测的再生电流量，从而存在很难将电能的充电与放电效率与能量使用效率极大化的缺点。

发明内容

本发明是为了改善如上所述的问题而提出的，其目的在于提供根据电动机的运行状态可以提高电池与超级电容器之间的电能存储效率、并且控制电压使得将在充电与放电过程中发生的电瞬变现象以抑制故障的发生并且可以提高稳定性的电动车辆再生刹车装置的能量充电与放电控制装置及方法。

为了达到所述目的，根据本发明的电动车辆再生刹车装置的能量充电与放电控制装置包括：电池，被形成为可以通过逆变器向用于驱动电动车辆的车轮的电动机供给电力；辅助充电部，至少一个超级电容器互相串联连接；双向转换器，连接于所述电池与所述辅助充电部之间，以根据控制信号可以转换电流流动方向；电流检测部，检测向所述逆变器供给的负荷电流、刹车时从所述电动机通过所述逆变器而逆向流动的再生电流、以及在所述电池与所述双向转换器之间流动的充电与放电电流；速度检测部，检测所述电动车辆的速度；第一电压检测部，检测所述电池的电压；第二电压检测部，检测所述辅助充电部的电压；以及控制单元，使用由所述速度检测部与所述电流检测部输出的信息来控制所述双向转换器，其中，判断所述电动车辆处于加速模式还是刹车模式，当处于刹车模式时，所述双向转换器被控制成直到所述辅助充电部达到额定电压为止充电所述再生电流，根据所述辅助充电部的充电电压而改变在所述双向转换器的转换周期导通的时间之比、即负荷比，从而进行控制。

优选地，所述双向转换器包括：第一开关元件，根据所述控制单元的脉冲宽度调制(PWM)控制信号而开启/关闭开关，并且被连接为从所述电池的阳极端子向所述辅助充电部的阳极端子方向形成电流导通路径；第一二极管，与所述第一开关元件并联连接，并且被连接为对于所述第一开关元件的电流流动方向朝逆方向形成电流导通路径；第二开关元件，并联连接于所述辅助充电部的阳极端子与阴极端子之间，并且被连接为从所述辅助充电部的阳极端子向所述辅助充电部的阴极端子方向形成电流导通路径；以及第二二极管，与所述第二开关元件并联连接，并且被连接为对于所述第二开关元件的电流流动方向朝逆方向形成电流导通路径；还包括：第一感应器，设置在从所述辅助充电部的阳极端子向所述第二开关元件延续的电流导通路径上。

并且，所述电流检测部包括：第一电流检测器，检测向所述逆变器供给的负荷电流；第二电流检测器，检测所述电动车辆处于刹车时从所述电动机通过所述逆变器而逆向流动的再生电流；以及第三电流检测器，检测在所述电池与所述双向转换器之间流动的充电与放电电流；其中，当所述第二电流检测器检测到再生电流时，所述控制单元则判断为所述刹车模式。

更优选地，为了抑制所述辅助充电部进行充电与放电时所发生的过电压，还包括：过电压缓冲部，所述过电压缓冲部包括：第二感应器，连接于所述第一开关元件与所述电池的阳极端子之间；以及第一电容器，与所述双向转换器并联连接。