一种超级电容辅助动力系统的应急充电系统及方法与流程

本发明涉及氢燃料电池动力系统领域，尤其涉及一种超级电容辅助动力系统的应急充电系统及方法。

背景技术：

这些年，随着氢燃料电池在电动汽车上的运用，作为辅助动力系统的锂离子超级电容器，是氢燃料电池动力汽车的核心零部件之一。在实际应用中，由于锂离子超级电容器本身特性会产生一个问题，当氢燃料电动车由于特殊原因长时间的搁置时，会导致电容器内的电量因自放电而出现电量不足，当亏电时，氢燃料电动车将无法正常启动行驶，在这种情况下，就需要对电动汽车进行应急充电。

一旦找不着合适方式尽快进行应急充电，就会耽误用户的行程安排，严重影响其正常工作与生活。为此，现有技术需要更加有效的为氢燃料电动汽车提供应急充电的方法和系统。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种超级电容辅助动力系统的应急充电系统及方法。

一种超级电容辅助动力系统的应急充电系统，超级电容辅助动力系统连接有应急充电接口；超级电容辅助动力系统的应急充电系统包括电容组、电容器控制组件、电流传感器、应急充电继电器和充电设备；应急充电接口的正端子和负端子之间依次连接有应急充电继电器、电容组和电流传感器；应急充电接口连接充电设备，所述充电设备包括：充电输入接头、充电部件、状态检测部件、电量获取部件、充电时长计算部件和充电输出接头；其中：

状态检测部件，用于检测充电设备的接入状态；

电量获取部件，用于获取电容器控制组件发送的电动车内电容组的当前电量；

充电时长计算部件，用于计算将电容组从当前电量充至预设充电量所需的充电时长；

充电部件，用于将接入的市电转换成电容组所需的直流电压，并根据所述充电时长对电容组进行充电；

状态检测部件、电量获取部件和充电时长计算部件均连接于充电部件。

进一步地，所述电容组包括两部分，两部分之间串联有手动维修开关，每部分包含至少一个电容器单体。

进一步地，所述电容器控制组件包括主控模块和从控模块，且从控模块连接于主控模块。

进一步地，所述电容器控制组件分别连接各个电容器单体、电流传感器和所述应急充电继电器。

进一步地，充电输入接头一端连接电源，用于将充电设备接入电源中，即将充电设备接入市电；充电输入接头另一端分别连接充电设备内的充电部件、状态检测部件、电量获取部件和充电时长计算部件的输入端，充电部件、状态检测部件、电量获取部件和充电时长计算部件的输出端均通过充电输出接头连接应急充电接口，对电动车进行充电。

一种采用上述应急充电系统的超级电容辅助动力系统的应急充电方法，包括以下步骤：

s101：充电设备接入电源，并检测充电设备的接入状态；

s102：状态检测部件检测到充电设备已接入电源时，产生电源已接入信号；

s103：充电设备将电源已接入信号发送至电容器控制组件，并通过电容器控制组件获取电动车内电容组的当前电量；

s104：根据电动车内电容组的当前电量，充电时长计算部件计算出将电容组从当前电量充至预设电量所需的充电时长；

s105：电容器控制组件接收充电设备发送的电源已接入信号，产生并发送充电请求信号至应急充电继电器；

s106：应急充电继电器接收充电请求信号，闭合应急充电继电器，接通充电回路，进入充电状态；

s107：当达到充电时长时，应急充电继电器接收电容器控制组件产生的充电完成信号，断开应急充电继电器，完成充电。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：应急充电系统及方法安全方便、实用性强；充电设备充电时间快且便于携带，充电完成时自动断开，避免带电和过充，能更加安全并提高电容组的使用寿命。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中一种超级电容辅助动力系统的应急充电方法的流程图；

图2是本发明实施例中充电设备的结构图及氢能源电动车与充电设备连接的示意图；

图3是本发明实施例中氢能源电动车电容组充电回路的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的实施例提供了一种超级电容辅助动力系统的应急充电系统及方法。

请参考图1，图1是本发明实施例中一种锂离子超级电容辅助动力系统的应急充电方法的流程图，锂离子超级电容辅助动力系统连接整车高压配电箱、应急充电接口和通讯接口，该系统包括电容组、电容器控制组件、电流传感器、预充电阻、预充继电器、主正继电器、应急充电继电器和主负继电器；整车高压配电箱的正端子与负端子之间依次连接有主正继电器、电容组、电流传感器和主负继电器，主正继电器两端并联有串联的预充电阻和预充继电器；应急充电接口的正端子和负端子之间依次连接有应急充电继电器、所述电容组和所述电流传感器，所述电容组包括两部分，两部分之间串联有手动维修开关，每部分包含至少一个电容器单体；电容器控制组件包括主控模块和从控模块，且从控模块连接于主控模块，电容器控制组件用于检测电容组回路的电压及容量等情况，电容器控制组件分别连接各个电容器单体、所述预充继电器、所述主正继电器、所述应急充电继电器、所述主负继电器、所述电流传感器和通讯接口；

超级电容辅助动力系统的应急充电系统包括电容组、电容器控制组件、电流传感器、应急充电继电器和充电设备；应急充电接口的正端子和负端子之间依次连接有应急充电继电器、电容组和电流传感器；应急充电接口连接充电设备，所述充电设备包括：充电输入接头、充电部件、状态检测部件、电量获取部件、充电时长计算部件和充电输出接头；

应急充电接口连接充电设备的充电输出接头，电源通过家用插头连接充电设备的充电输入接头；闭合应急充电继电器，充电回路连通，电源电流依次通过充电设备、应急充电继电器和电容组，对电动车内的电容组进行充电；具体包括如下步骤：

s101：充电设备接入电源，并检测充电设备的接入状态；

s102：状态检测部件检测到充电设备已接入电源时，产生电源已接入信号；

s103：充电设备将电源已接入信号发送至电容器控制组件，并通过电容器控制组件获取电动车内电容组的当前电量；

s104：根据电动车内电容组的当前电量，充电时长计算部件计算出将电容组从当前电量充至预设电量所需的充电时长；

s105：电容器控制组件接收充电设备发送的电源已接入信号，产生并发送充电请求信号至应急充电继电器；

s106：应急充电继电器接收充电请求信号，闭合应急充电继电器，接通充电回路，进入充电状态；

s107：当达到充电时长时，应急充电继电器接收电容器控制组件产生的充电完成信号，断开应急充电继电器，完成充电。

本实施例以氢能源电动车为例，请参照图2和图3，图2是本发明实施例中充电设备的结构图及氢能源电动车与充电设备连接的示意图，图(a)是本发明实施例中充电设备的结构图，图(b)是本发明实施例中氢能源电动车与充电设备连接的示意图，图3是本发明实施例中氢能源电动车电容组充电回路示意图；所述氢能源电动车的充电设备200包括充电输入接头210、充电部件220、状态检测部件230、电量获取部件240、充电时长计算部件250和充电输出接头260；其中：

状态检测部件230，用于检测充电设备200的接入状态，检测充电设备200是否接通电源；

电量获取部件240，用于获取电容器控制组件发送的电动车100内电容组110的当前电量；

充电时长计算部件250，用于计算将电容组110从当前电量充至预设充电量所需的充电时长；充电时长是通过已知的当前电容组的电流、电压和预设充电量时电容组的电流、电压计算得到；

充电部件220，用于将接入的市电转换成电容组110所需的直流电压，并根据所述充电时长对电容组110进行充电；

充电输入接头210一端连接电源，用于将充电设备接入电源中，即将充电设备200接入市电；充电输入接头210另一端连接充电部件220，状态检测部件230、电量获取部件240和充电时长计算部件250也均连接于充电部件220，状态检测部件230、电量获取部件240和充电时长计算部件250分别将电源已接入信号、当前电量和充电时长反馈给充电部件220，充电部件220通过充电输出接头260连接氢能源电动车100的应急充电接口150，闭合应急充电继电器140后，充电部件220根据充电时长对氢能源电动车100内的电容组110进行充电，达到充电时长后，应急充电继电器140自动断开。

图3所示的氢能源电动车电容组充电回路包括主充电回路和应急充电回路，所述主充电回路包括主正继电器、预充电阻、预充继电器、电容组、电流传感器、主负继电器和电容器控制组件；所述主充电回路在充电时，先闭合预充继电器合主负继电器，给电容组预充电，以缓解高压上电时的冲击，然后再闭合主正继电器和主负继电器，断开预充继电器，对电容组进行充电；所述应急充电回路包括应急充电继电器140、电容组、电流传感器和电容器控制组件130；

充电设备200内的充电输入接头210接通电源，充电输出接头260接入图3所示的应急充电接口，电容器控制组件130接收充电设备200发送的电源已接入信号，并产生、发送充电请求信号至应急充电继电器140，应急充电继电器140接收充电请求信号，闭合应急充电继电器140，接通应急充电回路，进入应急充电状态；同时电容器控制组件130将检测到的电容组的当前电量发送给充电设备200中的电量获取部件240，充电时长计算部件250根据当前电量，计算出将电容组从当前电量充至预设电量所需的充电时长；当达到充电时长后，电容器控制组件130产生充电完成信号，并将充电完成信号发送应急充电继电器140，应急充电继电器140接收充电完成信号后自动断开，切断应急充电回路，并将充电完成状态发送至充电设备，完成充电。

本发明的有益效果是：应急充电系统及方法安全方便、实用性强；充电设备充电时间快且便于携带，充电完成时自动断开，避免带电和过充，能更加安全并提高电容组的使用寿命。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。