一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，具体涉及一种新型的具有多个超级电容复合电源的车用电源系统能量回收。


背景技术：

2.由于传统汽车对环境造成的影响，全球新能源汽车的发展也越来越迅速，由传统的发动机变为现在的“三电”，电池、电机、电控，但是新能源有新能源的优势，也一定会存在需要优化的地方，如何控制能源有效供应满足有需求同时又不浪费才是重中之重。
3.电动汽车在正常行驶的情况下，难免会有启动、加速、上坡的路况，当这些情况下行驶时，电动机一定需要持续且适当的电流控制，若单纯的由电池单独供电，高频且过度的输出会使电池的循环寿命减少。
4.超级电容器又称电化学电容器、双电层电容器、金电容器、法拉电容器，因其静容量比普通电容器高最多9个数量级，达到kf或wf而得名。德国物理学家亥姆霍兹先生在19世纪末发现，在电势的作用下，电极和电解液之间的固液双层结构之间可以储存电荷，通过这一发现开发出利用电解质极化以静电荷方式储存能量的超级电容。超级电容器的充放电是物理过程，具有循环次数高、充电过程快的特点，非常适合电动汽车使用。超级电容的电容量大，内阻小，使其具有较高的工作电流和比工作电流高几倍的峰值电流，因此具有较高的电力，超级电容非常适合在大电流频繁充放电的情况下使用。对于电动汽车来说，超级电容的这些特性可以满足起步、加速、制动等情况下对大电流的高功率需求。超级电容采用物理储藏方式，与化学反应无关，理论上超级电容没有过剩问题，可以一直放电到零而不损坏。因此，由超级电容或多个超级电容组成的复合电源系统显著提高了电动汽车的能源利用效率。


技术实现要素：

5.通过对现有普通“蓄电池
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超级电容”的复合电源系统进行改进，解决现有复合电源系统存在的某些情况下超级电容无法参与能量回收或提供能量的问题，本发明提供了一种具有双超级电容的车用复合电源装置， 通过在原有复合电源的基础上增加一个超级电容并采用串联的方式并入系统中，此结构可以更加有效地保护电动汽车的充放电回收系统，提高提高电动汽车的能源利用效率。
附图说明
6.图1是本发明的一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置的结构示意图。
7.图2是本发明的一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置的内部电路简化。
具体实施方式
8.参照附图2，其中的动力电池e主要是提供动力来源的电源，提供电能供系统正常运行，超级电容c1和c3组与c2和c4组用于在汽车工作时在适当工况下进行储存和回收电能，并向动力电池充电和向电动机侧进行供电；管理系统通过监测电动汽车所经历各种工况时的运行状态，通过判断运行状态进行系统控制对动力电池e、超级电容c1和c3组与c2和c4组进行分配工作管理，同时也对电机侧进行合理控制，从而使转速达到汽车所在工况的需求。
9.下面是此复合电源系统在汽车运行时所经历的各种路况的运行具体情况。
10.当电动汽车进行启动操作时：此时由电池e为超级电容c1和c3组与c2和c4组进行充电，直至充满为止。
11.当电动汽车进行起步操作时：此时开始由管理系统控制充满电的超级电容c1和c3组与c2和c4组共同供电给电动机m，若存在中途起步，且此时超级电容c1和c3组与c2和c4组存在未充满电的情况，则由电池e供电给电动机m。
12.当电动汽车进行加速操作时：此时开始由管理系统控制充满电的超级电容c1和c3组与c2和c4组共同供电给电动机m，若加速阶段超级电容c1和c3组与c2和c4组是亏电的情况，则由电池e供电给电动机m。
13.当电动汽车进行匀速时：此时开始由电池e单独给电动机m供电，同时对超级电容c1和c3组与c2和c4组补充电。
14.当电动汽车进行上坡操作时：此时开始由管理系统控制充满电的超级电容c1和c3组与c2和c4组共同供电给电动机m，若上坡阶段超级电容c1和c3组与c2和c4组是亏电的情况，则由电池e供电给电动机m。
15.当电动汽车进行减速操作时：此时开始电动机m处于逆向发电状态，所以由超级电容c1和c3组与c2和c4组共同回收电动机m产生的电能，若此阶段超级电容c1和c3组与c2和c4组达到自身回收电能的上限，且还有多余未回收的电能，则由系统控制对动力电池e进行充电。
16.当电动汽车进行下坡操作时：此时开始电动机m处于逆向发电状态，所以由超级电容c1和c3组与c2和c4组共同回收电动机m产生的电能，若此阶段超级电容c1和c3组与c2和c4组达到自身回收电能的上限，且还有多余未回收的电能，则由系统控制对动力电池e进行充电。
17.当电动汽车进行制动操作时：此时开始电动机m处于逆向发电状态，所以由超级电容c1和c3组与c2和c4组共同回收电动机m产生的电能，若此阶段超级电容c1和c3组与c2和c4组达到自身回收电能的上限，且还有多余未回收的电能，则由系统控制对动力电池e进行充电。
18.当汽车处于熄火状态时：此时开始由管理系统控制充满电的超级电容c1和c3组与c2和c4组共同供电给动力电池e进行充电操作。


技术特征：
1.一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置，其特征在于：所述回收装置由动力电池e，多个超级电容c1、c2、c3、c4，dc/dc逆变器，电动机以及控制管理系统组成。2.根据权利要求1所述的一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置，其特征在于：动力电池e主要提供电能供系统正常运行。3.根据权利要求1所述的一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置，其特征在于：本发明所述的超级电容由四个超级电容c1、c2、c3、c4构成，其中c1和c3并联，c2和c4并联，两组超级电容串联接入电路，用于储存和回收电能，并向电池和电动机侧供电，包括但不限于仅使用四个超级电容两两并联后以串联形式同时接入电路。4.根据权利要求1所述的一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置，其特征在于：所述的dc/dc逆变器由电感l、mos管q1 和二极管d1构成。5.根据权利要求1和4所述的一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置，其特征在于：电动机侧与dc/dc逆变器相连接，由dc/dc逆变器根据实时工况需要来控制电机转速。6.根据权利要求1所述的一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置，其特征在于：所述的管理系统通过监测电动汽车所经历各种工况时的状态，通过判断运行状态进行控制动力电池、超级电容进行配合供电以及能量回收。

技术总结
本发明提供一种具有多个超级电容的车用复合电源能量回收装置，涉及复合电源领域，尤其是用于车用复合电源的系统。系统包括动力电池、多个超级电容、DC/DC逆变器、负载电路等。其中多个超级电容分为C1、C2、C3、C4、其中C1与C3并联，C2与C4并联，两组相互串联接入电路，相互辅助工作。其储存的能量是普通单超级电容复合单元系统的2倍，解决了汽车频繁启动，耗能高，且在高压电路中高频度使用超级电容，可能导致单一电容被高压击穿短路损坏系统无法正常工作的问题。作的问题。


技术研发人员：田丽媛 柳敬伟 王志豪 孙光达
受保护的技术使用者：长春工业大学
技术研发日：2021.06.25
技术公布日：2021/9/3