[发明专利]一种电动汽车超级电容充放电装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及电动汽车控制技术领域，具体涉及一种电动汽车超级电容充放电装置及其控制方法。

背景技术

随着全球环境污染和能源危机的日益严峻，电动汽车因具有零污染零排放的特点而得到越来越多的推广。电动汽车在启动、加速和爬坡时，需要大的瞬时峰值电流，在制动和下坡时，电机的制动能量形成大的瞬时充电电流给储能系统充电，为解决大电流对电池组的影响，发明专利申请号为200810057390.0的“一种电动汽车用的动力电池一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，这种方法能够实现提高放电效率，吸收一定的制动能量，但采用的是单个双向DC/DC变换器，在大电流充放电工况下，对电力电子器件的要求高，对储能电感值也要求大，发明专利申请号为201210087578.6和发明专利申请号为201210086195.7分别给出了一种电动汽车用电容充放电控制装置和控制方法，但是给出的控制方法只包含了基本的电压、电流双闭环控制，没有在交错并联双向DC/DC变换器模块间均流和超级电容器组过充电、过放电保护进行考虑，所以探讨一种能够控制电动汽车用超级电容储能系统充放电过程且能有效地实现每重变换器之间均流的控制策略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不足，提供一种电动汽车超级电容充放电装置及其控制方法，实现超级电容均衡充放电的控制技术。

本发明通过如下技术方案实现：

一种电动汽车超级电容充放电装置，包括超级电容器组、六重交错并联双向DC/DC变换器、蓄电池、直流母线、电机驱动控制装置、电机；

所述超级电容器组和六重交错并联双向DC/DC变换器相连接并组成六重交错并联双向DC/DC变换器电路，用于实现超级电容器组的大电流均衡充放电，降低功率开关管应力、体积和成本；所述六重交错并联双向DC/DC变换器输出端与直流母线的第一个输入端相连，所述蓄电池与直流母线的第二个输入端相连，所述直流母线的输出端与电机驱动控制装置的输入端相连，所述电机驱动控制装置的输出端与电机相连，用于实现电动汽车启动、加速或爬坡时超级电容器组对驱动系统的辅助大电流供电以及电动汽车制动或下坡时超级电容器组对制动能量的回收处理。

进一步，所述超级电容器组通过m×n个单体超级电容进行串并联组合，其中m为并联支路数，n为每个支路串联的单体超级电容个数。

进一步，所述六重交错并联双向DC/DC变换器包括七个电流传感器、两个电压传感器、一个滤波电容、六个相并联的双向DC/DC变换器，所述电流传感器用于检测每个子模块中的电流，以控制六个双向DC/DC变换器之间的电流均衡，所述电压传感器SV1用于检测直流母线电压，所述电流传感器SC7用于检测直流母线电流，以控制直流母线端电压，所述电压传感器SV2用于检测超级电容器组电压，以控制超级电容器组避免出现过充电和过放电的状态；

所述六重交错并联双向DC/DC变换器中，第一重为功率开关管S1与S2连接点与串联的电流传感器SC1、电感L1连接组成；第二重为功率开关管S3与S4连接点与串联的电流传感器SC2、电感L2连接组成；第三重为功率开关管S5与S6连接点与串联的电流传感器SC3、电感L3连接组成；第四重为功率开关管S7与S8连接点与串联的电流传感器SC4、电感L4连接组成；第五重为功率开关管S9与S10连接点与串联的电流传感器SC5、电感L5连接组成；第六重为功率开关管S11与S12连接点与串联的电流传感器SC6、电感L6连接组成；

所述超级电容器组与电压传感器SV2并联后与六重交错并联双向DC/DC变换器的低压侧并联，所述电压传感器SV1和滤波电容C1并联在所述六重交错并联双向DC/DC变换器的高低压两侧，所述电流传感器SC7的一端分别连接电压传感器SV1和滤波电容C1的上端。

进一步，所述六重交错并联双向DC/DC变换器中各重单元在一个周期中分别进行移相交错工作，使变换器工作在非连续导通模式，电感电流依次相差1/6个周期，相邻两个单元的工作相位差为60度。

本发明的方法的技术方案包括步骤

1)、电动汽车发动后，对充电系统进行初始化；

2)、在DSP中分别设定超级电容器组充电的起始直流母线电压Umax和放电的起始母线电压Umin，以及超级电容器组工作的最低电压Usmin和最高电压Usmax；

3)、通过传感器检测直流母线电压U和超级电容器组电压Usc；