一種汽車(chē)制動(dòng)能量回收裝置及其分段控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車(chē)能量回收，特別涉及一種汽車(chē)制動(dòng)能量回收裝置及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場(chǎng)對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)和油電混合動(dòng)力汽車(chē)的接受度越來(lái)越大，而電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)駛里程暫不能完全滿(mǎn)足消費(fèi)者的要求，所以盡可能多的回收能量顯得非常重要。通常多采用向蓄電池充電來(lái)回收制動(dòng)能量，其缺點(diǎn)是蓄電池難以實(shí)現(xiàn)短時(shí)間大功率充電且充放電循環(huán)次數(shù)有限，成本高。還有就是使用超級(jí)電容、飛輪等儲(chǔ)能元件進(jìn)行能量回收，其中超級(jí)電容是一種較可行的方法。所以蓄電池、超級(jí)電容和雙向DC/DC變換器相結(jié)合的復(fù)合能源系統(tǒng)被提出。
[0003]綜合考慮雙向DC/DC變換器的復(fù)雜度、價(jià)格和壓降，雙向半橋型雙向Buck-Boost變換器是合適的選擇。為了充分利用超級(jí)電容的能量，超級(jí)電容連接雙向DC/DC變換器的低壓端。但基于此結(jié)構(gòu)的復(fù)合能源系統(tǒng)的制動(dòng)能量回收效率不高。為了提高制動(dòng)能量回收效率，本文發(fā)明了一種汽車(chē)制動(dòng)能量回收裝置及其分段控制方法。
[0004]且電制動(dòng)能量回收的效率相對(duì)較低，因此提高制動(dòng)能量回收的效率、增加節(jié)能效果、延長(zhǎng)續(xù)駛里程顯得非常有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種汽車(chē)制動(dòng)能量回收裝置及其分段控制方法。
[0006]為解決技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的解決方案是:
[0007]提供一種汽車(chē)制動(dòng)能量回收裝置，包括超級(jí)電容和電機(jī)，還包括:低壓端電流表、雙向Buck-Boost變換器、高壓端電流表、PWM控制器、低壓端繼電器和高壓端繼電器；所述低壓端是指位于相應(yīng)設(shè)備位于超級(jí)電容一側(cè)，高壓端是指相應(yīng)設(shè)備位于電機(jī)一側(cè)，各設(shè)備之間的連接關(guān)系為:
[0008]低壓端繼電器和高壓端繼電器均為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，包括動(dòng)觸點(diǎn)、第一靜觸點(diǎn)和第二靜觸點(diǎn)；超級(jí)電容與低壓端繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)相接，電機(jī)與高壓端繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)相接；低壓端繼電器的第一靜觸點(diǎn)分別與雙向Buck-Boost變換器的低壓端和高壓端繼電器的第一靜觸點(diǎn)相連，高壓端繼電器的第二靜觸點(diǎn)分別與雙向Buck-Boost變換器的高壓端和低壓端繼電器的第二靜觸點(diǎn)相連；
[0009]所述低壓端電流表設(shè)于超級(jí)電容與低壓端繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)之間，高壓端電流表設(shè)于電機(jī)與高壓端繼電器的動(dòng)觸點(diǎn)之間；低壓端電流表、高壓端電流表、雙向Buck-Boost變換器、低壓端繼電器、高壓端繼電器、超級(jí)電容和電機(jī)分別通過(guò)信號(hào)線連接至PWM控制器。
[0010]作為一種改進(jìn)，所述雙向Buck-Boost變換器具有如下電路結(jié)構(gòu):包括兩個(gè)串聯(lián)的功率管開(kāi)關(guān)，其兩端并聯(lián)一個(gè)電容后接至高壓端，每個(gè)功率管開(kāi)關(guān)分別并聯(lián)一個(gè)二極管；兩個(gè)串聯(lián)功率管開(kāi)關(guān)的中點(diǎn)連接一個(gè)電感后，與其中一個(gè)功率管開(kāi)關(guān)的端點(diǎn)并聯(lián)一個(gè)電容后接至低壓端。
[0011]本發(fā)明還進(jìn)一步提供了基于前述裝置的汽車(chē)制動(dòng)能量回收分段控制方法，是由PWM控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)超級(jí)電容的電壓值Ne、電機(jī)的轉(zhuǎn)速S、低壓端電流表和高壓端電流表的測(cè)量值，進(jìn)而控制低壓端繼電器和高壓端繼電器的啟閉和/或控制雙向Buck-Boost變換器中功率管開(kāi)關(guān)的啟閉，使雙向Buck-Boost變換器工作于降壓或者升壓模式，且輸出電壓可調(diào)；
[0012]該方法具體如下:
[0013](I)當(dāng)車(chē)輛正常行駛時(shí)，低壓端繼電器置于第一靜觸點(diǎn)、高壓端繼電器置于第二靜觸點(diǎn)，超級(jí)電容處于放電模式；
[0014](2)當(dāng)車(chē)輛制動(dòng)時(shí)，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速s計(jì)算對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ea ；
[0015]若Ea ^ (Vc+a)，控制雙向Buck-Boost變換器處于降壓模式，雙向Buck-Boost變換器低壓端的輸出電壓V1ot= Vc+Cl ;此時(shí)，低壓端繼電器置于第一靜觸點(diǎn)，高壓端繼電器置于第二靜觸點(diǎn)；
[0016]若(Vc+b) <Ea< (Vc+a)，此時(shí)，低壓端繼電器置于第二靜觸點(diǎn)，高壓端繼電器置于第二靜觸點(diǎn)；
[0017]若Ea < (Vc+b)，控制雙向Buck-Boost變換器處于升壓模式，雙向Buck-Boost變換器高壓端的電壓Vhigh= Vc+C2 ;此時(shí)，低壓端繼電器置于第二靜觸點(diǎn)，高壓端繼電器置于第一靜觸點(diǎn)；
[0018]所述a、b、Cl、C2為常數(shù)，其取值范圍均是5?10。
[0019]在車(chē)輛剛進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，所述雙向Buck-Boost變換器輸出端電壓可從Vc逐步升高至目標(biāo)電壓，以免所述電機(jī)的制動(dòng)扭矩瞬間升高而帶來(lái)沖擊和不良的駕駛體驗(yàn)。
[0020]本發(fā)明具有以下的顯著技術(shù)效果:
[0021 ] 本發(fā)明可直接用于現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)和油電混合動(dòng)力汽車(chē)上，提高其制動(dòng)能量回收的效率、增加節(jié)能效果、延長(zhǎng)其續(xù)駛里程。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)圖(實(shí)線代表電氣連接線，虛線代表控制線)。
[0023]圖2為雙向Buck-Boost變換器的基本結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖3為電動(dòng)車(chē)制動(dòng)時(shí)的控制方法流程圖。
[0025]附圖標(biāo)記為:超級(jí)電容1、低壓端電流表2、雙向Buck-Boost變換器3、高壓端電流表4、電機(jī)5、低壓端繼電器6、PWM控制器7、高壓端繼電器8。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0027]汽車(chē)制動(dòng)能量回收裝置如圖1所示，該裝置包括超級(jí)電容1、電機(jī)5、低壓端電流表2、雙向Buck-Boost變換器3、高壓端電流表4、PWM控制器7、低壓端繼電器8和高壓端繼電器6 ;所述低壓端是指位于相應(yīng)設(shè)備位于超級(jí)電容I 一側(cè)，高壓端是指相應(yīng)設(shè)備位于電機(jī)5一側(cè)，各設(shè)備之間的連接關(guān)系為:
[0028]低壓端繼電器8和高壓端繼電器6均為單刀雙擲開(kāi)關(guān)，包括動(dòng)觸點(diǎn)、第一靜觸點(diǎn)(8-U6-1)和第二靜觸點(diǎn)(8-2、6-2);超級(jí)電容I與低壓端繼電器8的動(dòng)觸點(diǎn)相接，電機(jī)5與高壓端繼電器6的動(dòng)觸點(diǎn)相接；低壓端繼電器8的第一靜觸點(diǎn)8-1分別與雙向Buck-Boost變換器3的低壓端和高壓端繼電器6的第一靜觸點(diǎn)6-1相連，高壓端繼電器6的第二靜觸點(diǎn)6-2分別與雙向Buck-Boost變換器3的高壓端和低壓端繼電器8的第二靜觸點(diǎn)8_2相連；所述低壓端電流表2設(shè)于超級(jí)電容I與低壓端繼電器8的動(dòng)觸點(diǎn)之間，高壓端電流表4