[发明专利]一种基于超级电容的能量管理系统

说明书

本发明涉及一种基于超级电容的能量管理系统，其特征在于：在14V电源网络基础上增加超级电容以及两个通断装置，其中一个电容通断装置将超级电容与起动机和电源网络隔离，另一个电池通断装置可将蓄电池从整车电源网络中断开，以保护蓄电池；系统控制逻辑中驾驶状态检测通过对车辆加速度等信息的采集，发电模式控制选择具体智能发电机控制模式输出给发电机控制，同时选择超级电容控制模式的输出给通断装置控制；发电机控制根据其具体模式对智能发电机进行特定的扭矩、效率、信号处理和电压等控制；减小对蓄电池寿命的影响；超级电容的寿命（超过100万次）可满足整车起停要求。

技术领域

本发明涉及一种基于超级电容的能量管理系统，用于乘用车电子电气技术领域。

背景技术

近年来，随着油耗法规的愈加严苛，除了大力发展新能源汽车之外，针对传统汽车的节能减排也是整车企业重点开发方向。在诸多节能减排策略措施中，怠速起停和电能源管理（主要是制动能量回收）性价比最高，但起停和制动能量回收过程中的大电流冲击对蓄电池损害极大。因此，利用能够承受大电流充放电，且寿命长的储能装置（如超级电容），与怠速起停和电能源管理相配合，组成车辆节能系统引起了广泛关注。

针对现有汽车起停系统在起动时采用蓄电池作为起动机的能量来源，蓄电池使用寿命短，生产成本高，同时在制动时不能回收存储制动能量的问题。公开号为CN105291862A的中国专利公开了一种基于超级电容的汽车起停系统及方法，该系统包括控制器、起动机、蓄电池电压测量模块和第一支路，所述第一支路包括串接的第一电子开关和蓄电池，蓄电池电压测量模块分别于蓄电池和控制器连接，起动机通过发动机与发电机相连，起动机、发动机和发电机均与控制器连接，第一支路的两端分别连接发电机的两端和起动机的两端，还包括温度检测模块，电容电压测量模块，电路选择模块；第二支路的两端分别连接发电机的两端和起动机两端，第二支路包括串接的超级电容和第二电子开关，温度模块分别与发动机与控制器连接，电容电压测量模块与超级电容和控制器连接；第一电子开关、第二电子开关分别通过电路选择模块与控制器连接。与现有技术相比，该发明成本低廉，起动时超级电容优先带动起动机，避免大电流冲击蓄电池，延长电池寿命；系统具有蓄电池和超级电容两种动力来源，保障冗余可靠性，能够在制动过程中回收能量。

公开号为CN102658802A的专利公开了一种汽车怠速起停系统，系统包括储能单元，由蓄电池和超级电容组成，起动电机包括电动机模式和发电机工作模式，电机驱动器，电力电子变换装置、状态监测装置、电子控制单元，与电机驱动器、汽车状态监测装置、电力电子变换器装置、起动电机、储能单元通信连接，用于根据汽车状态监测装置检测到的参数，判断是否处于起动、行驶、怠速起停的状态，以控制引擎、电机驱动器的运转，以及储能单元和起动电机之间的能量转移，提高燃油经济性和延长蓄电池寿命。

公开号为CN10357655A的专利公开了一种可回收制动能量的汽车起停系统，该系统包括蓄电池、电机子系统、超级电容、双向降压变换器，电机子系统包括电机和电机控制器。超级电容可以为车载高动态响应需求负载快速供电，有效实现再生制动储能。

目前怠速起停系统和能量回收技术的节油效果，均受限于常用储能元件蓄电池充电接受能力等参数，蓄电池的充电接受能力受本身状态、环境温度等多方面因素影响，会极大程度的限制起停系统的正常工作；而且反复的大电流起动需求，不仅要求蓄电池使用AGM、EFB等强化工艺，同时，蓄电池的寿命也会受到严峻考验；制动能量回收的节油效果极大程度的依赖蓄电池的充放电接受能力，同时在一定程度上也加快蓄电池的老化。

发明内容