一種電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著政府和社會(huì)對(duì)環(huán)境污染及能源問(wèn)題的重視程度的提高，節(jié)能環(huán)保已成為汽車行業(yè)發(fā)展的主要目標(biāo)之一。電動(dòng)汽車技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)重要的階段，其中再生制動(dòng)技術(shù)作為節(jié)能和環(huán)保的關(guān)鍵技術(shù)之一，有很多問(wèn)題亟待解決。汽車在制動(dòng)過(guò)程中大量的動(dòng)能通過(guò)摩擦轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，導(dǎo)致汽車制動(dòng)系統(tǒng)過(guò)早地磨損，增加汽車使用成本。利用再生制動(dòng)進(jìn)行能量回收是電動(dòng)汽車的一大節(jié)能優(yōu)勢(shì)。再生制動(dòng)系統(tǒng)，將原本摩擦制動(dòng)耗散的能量，部分回收再利用，能夠有效提高車輛的能量利用率，起到節(jié)約能源的作用。因此，雙向DC/DC裝置被美國(guó)學(xué)者提出，進(jìn)而代替蓄電池充電器和放電器，用于電動(dòng)汽車能量回收裝置中。
[0003]傳統(tǒng)的用于能量回收的大功率裝置采用單相運(yùn)行模式，對(duì)變流器容量、效率以及輸出電能質(zhì)量的提高有一定的限制作用，且存在體積龐大、紋波電流大的特點(diǎn)，在大功率單片機(jī)應(yīng)用的情況下也有一定的局限性。
[0004]電力儲(chǔ)能系統(tǒng)中蓄電池的充電方式一般有恒壓限流、恒流限壓，先恒流后恒壓等模式，無(wú)論選用哪種模式，在充電電流初期或后期都存在充電電流過(guò)大或過(guò)小的問(wèn)題，如果電流紋波過(guò)大則會(huì)對(duì)某些電流紋波敏感型蓄電池產(chǎn)生危害。當(dāng)蓄電池放電時(shí)，變流器工作在Boos t模式，電路中電感的充放電作用必然造成蓄電池輸出電流紋波的產(chǎn)生。
[0005]因此，現(xiàn)代的用于能量回收的大功率裝置越來(lái)越朝著控制靈活、體積縮小、功率密度大和各項(xiàng)指標(biāo)性能提高的方向發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)將雙向半橋式DC/DC變換器進(jìn)行并聯(lián)得到三相交錯(cuò)式雙向半橋電路，能夠通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的通斷實(shí)現(xiàn)DC/DC電路在BUCK/BOOST模式下的切換，從而實(shí)現(xiàn)為直流電機(jī)提供電能和對(duì)制動(dòng)狀態(tài)下直流電機(jī)能量回收的目的；同時(shí)，該發(fā)明所述能量回收系統(tǒng)可以通過(guò)數(shù)字芯片I/O口輸出高低電平控制繼電器的通斷來(lái)選擇不同的功率需求檔位，最終實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)節(jié)檔位對(duì)不同輸出功率電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)能量回收的目的。
[0007]具體包括以下技術(shù)方案:
[0008]—種電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，包括依次連接的三相交錯(cuò)式雙向半橋電路、檔位選擇電路、采樣保持電路、數(shù)字芯片、電壓采樣電路、電流采樣電路以及驅(qū)動(dòng)電路；
[0009]所述三相交錯(cuò)式雙向半橋電路，為雙向半橋型DC/DC變換器并聯(lián)得到，能夠通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的通斷實(shí)現(xiàn)DC/DC電路在Bcuk/Boost模式下的切換，從而實(shí)現(xiàn)為直流電機(jī)提供電能和對(duì)制動(dòng)狀態(tài)下直流電機(jī)能量回收的目的，其主電路由開(kāi)關(guān)管、儲(chǔ)能電感、續(xù)流二極管、濾波電容和負(fù)載組成；
[0010]所述三相交錯(cuò)式雙向半橋電路、檔位選擇電路、采樣保持電路、數(shù)字芯片、電壓采樣電路、電流采樣電路以及驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成了電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收系統(tǒng)的主電路；
[0011 ]所述采樣保持電路具有采樣和保持兩種狀態(tài)，當(dāng)處于采樣狀態(tài)時(shí)，采樣保持電路的輸出信號(hào)跟隨輸入信號(hào)變化而變化；當(dāng)處于保持狀態(tài)時(shí)，采樣保持電路的輸出信號(hào)保持為接到保持命令的瞬間的輸入信號(hào)電平值；
[0012]所述數(shù)字芯片用于對(duì)采樣保持電路采集的信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換分析，并對(duì)電路中電壓電流的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以輸出信號(hào)決定開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)頻率以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)，從而決定當(dāng)前電路供能或是儲(chǔ)能的狀態(tài)；
[0013]所述電壓采樣電路和電流采樣電路，為分別用典型模擬電路對(duì)系統(tǒng)電壓和電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和采集。
[0014]進(jìn)一步，當(dāng)汽車制動(dòng)、減速時(shí)，所述三相交錯(cuò)式雙向半橋電路控制開(kāi)關(guān)管Q1、Q3、Q5導(dǎo)通，使得DC/DC變換器變?yōu)橐粋€(gè)由3個(gè)BUCK電路并聯(lián)的DC/DC直流轉(zhuǎn)換電路從而實(shí)現(xiàn)降壓，直流電機(jī)回饋能量給儲(chǔ)能裝置；當(dāng)汽車處于啟動(dòng)、加速等狀態(tài)時(shí)，所述三相交錯(cuò)式雙向半橋電路控制開(kāi)關(guān)管Q2、Q4、Q6導(dǎo)通，使得DC/DC變換器變?yōu)橐粋€(gè)由3個(gè)BOOST電路并聯(lián)的DC/DC直流轉(zhuǎn)換電路從而實(shí)現(xiàn)升壓，儲(chǔ)能裝置為直流電機(jī)提供電能。通過(guò)對(duì)雙向半橋DC/DC變換器的并聯(lián)組合，通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管Q1、Q3、Q5 3個(gè)開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)降壓，給儲(chǔ)能系統(tǒng)充電。通過(guò)控制Q2、Q4、Q6 3個(gè)開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)升壓，給負(fù)載供電；在實(shí)現(xiàn)具體的控制邏輯中，讓每個(gè)單元從左向右依次延遲120°相位導(dǎo)通，這種新型拓?fù)?，減小了開(kāi)關(guān)的應(yīng)力，提高了裝置的可靠性，減小了電流紋波。同時(shí)也減小了電感的體積和電容的容量。
[0015]進(jìn)一步，在所述三相交錯(cuò)式雙向半橋電路的高壓側(cè)添加獨(dú)立開(kāi)關(guān)管Q7，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生電壓故障跌落時(shí)，獨(dú)立開(kāi)關(guān)管Q7迅速動(dòng)作，切斷失控電流。
[0016]進(jìn)一步，根據(jù)直流電機(jī)輸出功率的不同要求，控制數(shù)字芯片I/0 口輸出固定的一路或者幾路PWM波控制開(kāi)關(guān)管的通斷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)不同輸出功率電機(jī)的能量回收檔位選擇，具體選擇方式以及標(biāo)準(zhǔn)如下:
[0017]1)如果直流電機(jī)屬于系統(tǒng)設(shè)置的小功率范圍，則數(shù)字芯片控制I/O口只使繼電器S1導(dǎo)通，即只導(dǎo)通一路雙向DC/DC變換器，PWM波只控制Q1、Q2開(kāi)關(guān)管按照需求導(dǎo)通；
[0018]2)如果直流電機(jī)屬于系統(tǒng)設(shè)置的中間功率范圍，則數(shù)字芯片控制I/O口使繼電器31，32導(dǎo)通，即兩路雙向0(:/0(:變換器并聯(lián)導(dǎo)通，？￥1波控制01、02、03、04開(kāi)關(guān)管按照需求導(dǎo)通；
[0019]3)如果直流電機(jī)屬于系統(tǒng)設(shè)置的大功率范圍，則數(shù)字芯片控制I/O口使繼電器S1，32，53導(dǎo)通，即三路雙向0(:/0(:變換器并聯(lián)導(dǎo)通，？￥1波控制01、02、03、04、05、06開(kāi)關(guān)管按照需求導(dǎo)通。
[0020]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明減小了在能量回收過(guò)程中開(kāi)關(guān)管的應(yīng)力，提高了裝置的可靠性，減小了電流紋波，同時(shí)也減小了電感的體積和電容的容量，使得裝置更易于實(shí)現(xiàn)。對(duì)于不同輸出功率要求的直流電機(jī)能夠達(dá)到一機(jī)多用的目的。由于在高壓側(cè)加入了獨(dú)立工作的開(kāi)關(guān)管，因此該能量回收系統(tǒng)能有效防止故障情況下電流失控，迅速完成過(guò)電流保護(hù)。另外，三相交錯(cuò)式DC/DC變流系統(tǒng)與有源逆變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一致，有利于實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車系統(tǒng)模塊化結(jié)構(gòu)。
【附圖說(shuō)明】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果更加清楚，本發(fā)明提供如下附圖進(jìn)行說(shuō)明:
[0022]圖1為典型雙向半橋型DC/DC電路圖；
[0023]圖2為三相交錯(cuò)式雙向半橋電路圖；
[0024]圖3為BUCK模式下三相交錯(cuò)式雙向半橋等效電路圖；
[0025]圖4為BOOST模式下三相交錯(cuò)式雙向半橋等效電路圖；
[0026]圖5為能量回收系統(tǒng)的主電路以及控制電路架構(gòu)圖；
[0027]圖6為能量回收系統(tǒng)調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生方法流程圖；
[0028]圖7為數(shù)字芯片分析輸出電壓進(jìn)行檔位選擇流程圖；
[0029 ] 上述附圖的主要元器件名稱:直流電壓1]1，蓄電池電壓1]2，繼電器51、52、53，開(kāi)關(guān)管Mosfet，續(xù)流二極管D，儲(chǔ)能電感L，濾波電容C，采樣保持電路，數(shù)字芯片，電壓采樣電路、電流采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面將結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0031]本發(fā)明的原理是通過(guò)將雙向半橋式DC/DC變換器進(jìn)行并聯(lián)得到三相交錯(cuò)式雙向半橋電路