[发明专利]一种基于超级电容的能量管理系统

摘要

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。

主权项

1.一种基于超级电容的能源管理系统，包括超级电容、蓄电池、电池通断装置、电容通断装置、智能发电机、起动机及能源管理单元，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，方便利用超级电容起动车辆的，但需根据超级电容状态、蓄电池状态及车辆工况对通断装置施加相应控制逻辑；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，判断车辆状态信息如起动状态、减速，输出给发电模式控制，同时蓄电池状态、智能发电机状态和超级电容状态，通过对蓄电池、智能发电机和超级电容的信息收集，输出蓄电池状态、智能发电机状态和超级电容状态给发电模式控制，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；通断装置控制根据选定的超级电容模式控制通断装置，决定超级电容和蓄电池在整车电源网络中的作用；通过以上控制流执行起动、制动能量回收等工况下的动作逻辑，所有控制逻辑集成在能源管理单元上；系统利用14V智能发电机进行能量回收，通过对发电机的扭矩、效率、信号处理以及电压的控制算法控制发电机需求扭矩，使其适应发动机效率特性，即在发动机效率不高且需要输出扭矩时，降低发电扭矩，在发动机效率高或整车有盈余能量时，提高发电扭矩；发电扭矩的控制主要是通过调整智能发电机输出电压和励磁电流实现，在对智能发电机电压和励磁电流控制的同时，时刻兼顾整车和负载状态，此外，根据智能发电机的实际扭矩需求，对智能发电机输出负载信号进行处理，以避免对发动机扭矩输出的影响，该算法实现了在不增加系统成本的前提下，利用超级电容超高的功率密度特性即超过6000W/kg完成整车起动和制动能量回收功能；此外，蓄电池同时参与系统能量回收。