[发明专利]盾构电瓶车的铅酸电池与超级电容混合动力控制系统

摘要

本发明公开了一种盾构电瓶车的铅酸电池与超级电容混合动力控制系统，包括铅酸电池模组、超级电容模组、双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器、二极管D1、PWM驱动隔离电路、电源电路、电瓶车运行控制器及与其连接的信号调理电路、环温传感器、GPS模块、三轴加速度传感器、触摸显示屏、时钟与复位电路、CAN接口。本发明的有益效果在于：所述铅酸电池与超级电容混合动力控制系统在盾构电瓶车启动、加速、爬坡和遇到行驶阻力较大时能够快速地提供大功率电流，提高盾构电瓶车的动力性与经济性；在制动时能够快速地回收牵引电机产生的瞬间大电流，实现再生制动能量吸收，提高铅酸电池模组的使用寿命。

主权项

1.一种盾构电瓶车的铅酸电池与超级电容混合动力控制系统，包括铅酸电池模组、超级电容模组、双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器、二极管D1、PWM驱动隔离电路、电源电路、电瓶车运行控制器及与其连接的信号调理电路、环温传感器、GPS模块、三轴加速度传感器、触摸显示屏、时钟与复位电路、CAN接口；其特征是：铅酸电池模组的+端经二极管D1后连接到直流母线DC_BUS的DC+，‑端直接连接到直流母线DC_BUS的DC‑，超级电容模组经双向DC/DC变换器连接直流母线DC_BUS，直流母线DC_BUS连接至用于在盾构附近经充电桩为超级电容模组补充电能的超级电容充电接口、并经DC/AC逆变器连接盾构电瓶车牵引电机，电源电路直接从直流母线DC_BUS的DC+、DC‑取电变换后给电瓶车运行控制器及其外围电路供电，PWM驱动隔离电路用于将电瓶车运行控制器输出的PWM信号转换为DC/AC逆变器、双向DC/DC变换器所需的控制信号；电瓶车运行控制器经CAN接口、CAN总线连接至铅酸电池模组内的铅酸电池BMS_CPU、超级电容模组内的超级电容BMS_CPU、超级电容充电接口，时钟与复位电路提供电瓶车运行控制器工作所需的时钟与复位信号，触摸显示屏用于系统参数设置、盾构电瓶车运行时的司机操控和实时工作状态显示，三轴加速度传感器监测盾构电瓶车的运动姿态，GPS模块监测盾构电瓶车的运行位置，环温传感器监测盾构电瓶车的工作环境温度，信号调理电路用于调理盾构电瓶车牵引电机的实时电压、电流、转速信号和双向DC/DC变换器的输出电压、电流信号；电瓶车运行控制器根据司机给定的运行指标要求，通过信号调理电路采集牵引电机的电压、电流、转速信号和双向DC/DC变换器的输出电压、电流信号，通过CAN总线获取铅酸电池模组、超级电容模组的状态信息，再结合GPS模块采集的运行位置信息、三轴加速度传感器采集的运动姿态信息，经智能决策后由PWM驱动隔离电路输出控制信号到双向DC/DC变换器、DC/AC逆变器，以实现盾构电瓶车在不同运行工况下转换不同的动力工作模式；盾构电瓶车启动、加速、爬坡及行驶阻力瞬间增大时，由铅酸电池模组、超级电容模组同时为牵引电机提供动力；正常运行工况时，由铅酸电池模组单独为牵引电机提供动力；在盾构电瓶车回程运行且接近盾构机时，优先由超级电容模组为牵引电机提供动力；盾构电瓶车制动时，双向DC/DC变换器反向导通，由超超级电容模组回收牵引电动机产生的电能；当环温传感器监测到工作环境温度过高或其它异常工况时，通过触摸显示屏向司机预警。