一种车辆超级电容放电方法及控制系统与流程

本发明属于新能源汽车技术领域，特别涉及一种车辆超级电容放电方法及控制系统。

背景技术：

混合动力汽车指同时装备两种动力来源—热动力源(由传统的汽油机或者柴油机产生)与电动力源(电池与电动机)的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。而电机的电能来源通常是蓄电池和超级电容，混合动力汽车中使用的超级电容为高压高功率超级电容。

使用超级电容作为高压高功率能量存储器是公知的，然而，在对已经被完全放电的超级电容的充电过程和对已经被充电的超级电容的放电过程，超级电容器的高电流低电阻的特性会带来一个问题。即由于超级电容的低阻抗，通常不能通过简单的闭合电力接触器继电开关而将电容连接至高压电源，如果这样做，超级电容和充电电路的初始连接看起来就像充电电路被短路，并且从充电电路涌入超级电容的高电流能够轻易破坏充电电路。

目前，客车市场有很多插电式混合动力客车的车辆高压系统连接如图1所示，高压零部件(如电机控制器、转向电机控制器等)的供电直接由超级电容提供，超级电容与动力电池之间通过双向斩波控制器进行能量转换，双向斩波控制器即可将动力电池的能量转换传递给超级电容，也可将超级电容的能量转换传递给电池。在车辆运行中如需对超级电容或高压零部件部件进行维护，为确保操作安全，就需要对超级电容进行放电，对混合动力客车超级电容放电多采用外接放电设备进行放电，因公交公司线路多、车辆多，且车辆分散，对于售后维护需要储备大量的放电设备以满足应用需求，而且在操作过程中还需要进行设备连接，并且需具备高压电工资格的人员进行操作，车辆维护性较差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种车辆超级电容放电方法及控制系统，用于解决现有技术中在控制超级电容放电时需使用外部放电设备造成操作复杂的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种车辆超级电容放电方法，包括如下步骤：

1)当超级电容或与其相连的用电设备需要维护时，控制车辆停车及离合器分离，且控制动力电池禁止向超级电容放电；

2)超级电容开始放电，控制发电机转动，发电机带动发动机空转，直至完成超级电容的放电。

进一步地，当超级电容的电压小于或等于第一设定值时，发电机停止工作，完成超级电容的放电。

进一步地，在超级电容放电的过程中，还需判断超级电容的电压是否大于第二设定值，当超级电容电压大于第二设定值时发电机继续带动发动机空转，当超级电容电压小于或等于第一设定值时，发电机停止工作，完成超级电容的放电。

进一步地，所述第二设定值为100v。

进一步地，在步骤2)之前，需控制停止对发动机的供油/供气。

本发明还提供了一种车辆超级电容放电控制系统，包括控制器，所述控制器用于当超级电容或与其相连的用电设备需要维护时，控制车辆停车及离合器分离，且控制动力电池禁止向超级电容放电；超级电容开始放电，控制发电机转动，发电机带动发动机空转，直至完成超级电容的放电。

进一步地，当超级电容的电压小于或等于第一设定值时，发电机停止工作，完成超级电容的放电。

进一步地，在超级电容放电的过程中，还需判断超级电容的电压是否大于第二设定值，当超级电容电压大于第二设定值时发电机继续带动发动机空转，当超级电容电压小于或等于第一设定值时，发电机停止工作，完成超级电容的放电。

进一步地，所述第二设定值为100v。

进一步地，在超级电容放电之前，由控制器控制停止对发动机的供油/供气。

本发明的有益效果是：

本发明当超级电容或与其相连的用电设备需要维护时，控制车辆停车及离合器分离，且控制动力电池禁止向超级电容放电；超级电容开始放电，控制发电机转动，发电机带动发动机空转，直至完成超级电容的放电。本发明提供的方法在超级电容放电的过程中，不需要使用外部放电设备，也不需要进行高压线路连接，车辆操作维护起来比较简单，且更加安全可靠。

本发明进一步考虑了发电机的工作能力，当检测到放电过程中超级电容的电压小于第二设定值时，此时发电机不足以带动发动机转动，此时，控制发电机以设定的转矩继续消耗超级电容放电产生的能量，因为发电机在带动发动机工作的过程中存在不能带动发动机转动的现象，如果此时继续维持发电机工作，将会造成发电机损坏。

附图说明

图1为现有技术的车辆高压系统连接示意图；

图2为本发明的车型架构连接图；

图3为本发明的超级电容放电流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

混合动力客车的动力部分多由驱动电机、发电机及发动机构成如图2所示，驱动电机与发电机之间通过离合器连接，离合分离时驱动电机与发电机可以独立工作，基于该连接结构及工作特点，提出在停车情况下，控制离合器分离，由控制器控制发电机拖动发动机空转完成对超级电容电量消耗，实现对超级电容放电，本实施例的控制器包括整车控制器和发电机控制器。

本发明的混合动力客车超级电容放电方法，如图3所示，具体包括以下步骤：

1)当超级电容或与其相连的用电设备需要维护时，通过上位机给整车控制器发送指令，使车辆工作于对超级电容放电模式，停车状态下，控制离合器处于分离状态；整车控制器控制发动机供油/供气系统停止对发动机供油/供气；整车控制器控制驱动电机处于停机状态，停止驱动电机工作，控制双向斩波控制器处于停机状态，禁止动力电池向超级电容充电。

2)在该状态下发电机控制器将工作电压的下限调整为v1(v1为超级电容放电完成的电压，应设置在36v安全电压以下，该处设置v1＝20v)，然后整车控制器控制发电机工作于转速控模式，使发电机以转速n1(该处设置为发动机怠速，n1＝650rpm，也可以是其他转速)拖动发动机空转，开始对超级电容进行放电，控制发电机以设定的转速n1拖动发动机空转，消耗超级电容放电时产生的电量。

3)实时检测超级电容的放电电压，当超级电容电压低于v2时，其中，根据系统发电机控制器能力，本实施例设置v2＝100v，则说明发电机输出能力不能满足继续以n1转速拖动发动机，此时控制发电机工作于转矩控制模式，转矩控制模式下发电机不足以拖起发动机，此时发电机以设定的转矩t1堵转继续放电，避免发电机损坏，其中，转矩t1设置为100n.m拖动发动机，继续对超级电容放电，直至超级电容电压为v1时，发电机停止工作，完成超级电容的放电。

本发明通过混合动力客车自身装配的发电机实现超级电容的放电，考虑了发电机的工作能力，当发电机不足以拖动发电机转动时，且发电机工作电压达到设定值时，控制发电机停止工作，避免发电机的损坏。超级电容放电的过程中，不需要使用外部放电设备，也不需要进行高压线路连接，更加安全可靠。

以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于以上所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。