[发明专利]一种电动摩托车超级电容与蓄电池复合电源控制系统

说明书

技术领域

本发明属于电动车驱动与再生制动控制技术领域，特别涉及一种电动摩托车超级电容与蓄电池复合电源控制系统。

背景技术

目前，电动摩托车驱动系统由蓄电池、电机及其控制系统组成，利用车辆配备的专用充电器对蓄电池进行充电，蓄电池采用免维护铅酸电池或镍氢电池等。当车辆行驶一定距离，且蓄电池电压下降到一定的下限值时，此时必须给蓄电池充电。由于铅酸电池或镍氢电池的能量密度不高，所以车辆一次充电行驶里程较低，多则50km-70km，少则20km-30km。

发明内容

本发明的目的在于针对目前电动摩托车一次充电行驶里程较低，以及车辆刹车及滑行时能量损失的现状，提供一种能够提高电动摩托车一次充电行驶里程，并节省能源，保护蓄电池，延长蓄电池使用寿命，提高电动摩托车整车动力性能的电动摩托车超级电容与蓄电池复合电源控制系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括电动机以及与电动机相连接的动力蓄电池组和超级电容，动力蓄电池组经电池切换装置与电机驱动控制装置相连，超级电容经双向DC/DC变换器与电机驱动控制装置相连，电机驱动控制装置的另一端与电动机相连。

本发明的DC/DC变换器由两个功率器件组成半桥结构，变换器第一功率器件T7和变换器第二功率器件T8的中间连接有一电感L；电池切换装置是MOSFET管或继电器；动力蓄电池组为铅酸蓄电池、锂离子电池或镍氢蓄电池；超级电容是由碳电极和电解液界面上电荷分离产生的水系或者非水系的双电层电容；电动机为永磁无刷直流电机，电机驱动控制装置由六个功率器件MOSFET管组成三相逆变桥，第一、第二功率器件T1和T2、第三、第四功率器件T3和T4、第五、第六功率器件T5和T6分别组成驱动半桥，构成三相逆变桥，第一、第二功率器件T1和T2、第三、第四功率器件T3和T4、第五、第六功率器件T5和T6的中间分别与电动机的三相绕组A、B、C连接，三相逆变桥的另一端则分别经切换装置与动力蓄电池组连接，经电感L和DC/DC变换器与超级电容连接；电动机为永磁有刷直流电机，电机驱动控制装置是由两个功率器件MOSFET管组成半桥结构，第一功率器件T1和第二功率器件T2的中间与电动机连接，半桥的另一端则分别经切换装置与动力蓄电池组连接，经电感L和DC/DC变换器与超级电容连接。

本发明在车辆刹车和滑行时，由电机控制驱动装置使电机工作于再生制动状态，并把再生制动所产生的电能回馈并储存在蓄电池和超级电容中，既实现了能量回馈，又能同时发挥蓄电池和超级电容各自的优点，以提高电动车的能量回收效率、瞬时性能和延长电池的使用寿命。在电动车起步加速时，提供车辆所需的高功率，避免了蓄电池的大电流放电，延长了蓄电池的寿命。在能量回收再生制动时，先对超级电容进行充电，解决蓄电池无法快速有效充电的问题，以充分回收利用制动发电的能量，对节约能源很有意义。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是电动摩托车工作于正常行驶工况时的系统原理图，蓄电池单独驱动电机，并给超级电容充电，能量流向如图中箭头所示；

图3是电动摩托车工作于启动/加速/爬坡行驶工况时的系统原理图，蓄电池和超级电容一起驱动电机，能量流向如图中箭头所示；

图4是电动摩托车工作于能量再生充电状态时的系统原理图，此时电机再生制动产生的回馈电能优先存储于超级电容中，实现对超级电容的能量再生充电，能量流向如图中箭头所示；

图5是电动摩托车工作于能量再生充电状态，当超级电容充满时的系统原理图，此时电机再生制动产生的回馈电能存储于蓄电池中，实现对蓄电池的能量再生充电，能量流向如图中箭头所示；

图6是超级电容与蓄电池复合电源电动摩托车主电路结构；

图7是电动摩托车工作于正常行驶工况时的电流流向；

图8是电动摩托车工作于启动/加速/爬坡行驶工况时的电流流向；

图9和图10是电动摩托车工作于能量再生充电状态时的电流流向；

图11和图12是电动摩托车工作于能量再生充电状态，当超级电容充满时的电流流向。

图13至图16是基于有刷直流电机的电动摩托车工作于能量再生充电状态时的电流流向。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明。