一種電動汽車復合電源控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】：
[0001] 本實用新型屬于電動汽車驅動與再生制動控制技術領域，具體涉及一種電動汽車 復合電源控制系統(tǒng)。
【背景技術】：
[0002] 目前電動汽車復合電源使用的雙向DC/DC變換器主要類型有隔離式與非隔離式， 這些變換器只有單一的輸入輸出接口，只能單一的用于超級電容器或蓄電池，功能與控制 對象單一，無法高效地回收電動汽車再生制動時的能量。而在電動汽車傳統(tǒng)的復合電源結 構中，常將蓄電池與直流母線連接，在電動汽車制動過程中，當超級電容器吸收汽車制動能 量時，蓄電池仍然繼續(xù)供電，當蓄電池電壓與電機再生制動電動勢相同時無再生制動電流 產生，從而制約無刷直流電機的制動能量，降低了汽車制動能量回收的效率，超級電容器中 吸收的制動能量中有一部分為蓄電池提供能量，降低了超級電容器對制動能量的有效儲 能。電機再生制動產生的電動勢無法有效的為蓄電池提供恒定的充電電壓，蓄電池對于再 生制動能量的吸收效率低。同時蓄電池輸出電壓必須與電機工作電壓匹配，系統(tǒng)靈活性低。 并且隔離式雙向DC/DC變換器體積質量大，不便于安裝與維護。

【發(fā)明內容】
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[0003] 本實用新型為克服現(xiàn)有電動汽車再生制動能量回收效率低、系統(tǒng)靈活性較差的不 足，提供了一種以DSP控制器為核心，以雙輸入雙向DC/DC變換器為基礎，以鋰電池SOC狀 態(tài)監(jiān)測為補充，實現(xiàn)轉矩、電壓、電流三閉環(huán)控制的電動汽車復合電源控制系統(tǒng)，其體積小， 重量輕，實時性好，控制精度高，靈活性好，再生制動能量回收效率高，綜合使用成本較低。
[0004] 本實用新型的電動汽車復合電源控制系統(tǒng)，包括超級電容器、鋰電池、雙向DC/DC 變換器、電機控制器及電機，所述超級電容器和鋰電池分別通過雙向DC/DC變換器連接電 機控制器，電機控制器連接電機，為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案在于：還包括DSP控制 器，電機通過電機轉速轉矩檢測單元連接DSP控制器，電機控制器通過CAN收發(fā)電路連接 DSP控制器，超級電容器和鋰電池分別通過輸入電壓電流檢測單元連接DSP控制器，DSP控 制器連接有輸出設定模塊，DSP控制器通過隔離驅動電路連接雙向DC/DC變換器，雙向DC/ DC變換器通過直流母線連接電機控制器，雙向DC/DC變換器和直流母線分別通過電壓電流 檢測單元連接DSP控制器。
[0005] 作為本實用新型的進一步改進：所述雙向DC/DC變換器為雙輸入雙向DC/DC變換 器，其包括電感L1，電感L2,電感L3,電感L4,電容C1，電容C2,二極管D1與IGBTS1并聯(lián) 組成的功率單元一，二極管D2與IGBTS2并聯(lián)組成的功率單元二，二極管D3與電容C3及 IGBTS3并聯(lián)組成的功率單元三，二極管D4與電容C4及MOSFETS5并聯(lián)組成的功率單元四， 二極管D5與電容C5及MOSFETS4并聯(lián)組成的功率單元五，二極管D6與電容C6及MOSFET S7并聯(lián)組成的功率單元六，二極管D7與電容C7及MOSFETS6并聯(lián)組成的功率單元七，所 述超級電容器負極連接直流母線負極，超級電容器與電容C1并聯(lián)后再與電感L1和電感L2 并聯(lián)組成的線路相串聯(lián)，電感L1連接功率單元四與功率單元五串聯(lián)線路的中點，電感L2連 接功率單元六與功率單元七串聯(lián)線路的中點，功率單元五與功率單元七并聯(lián)后連接直流母 線正極，功率單元四與功率單元六并聯(lián)后連接直流母線的負極，所述鋰電池負極連接直流 母線負極，鋰電池與功率單元一串聯(lián)，功率單元一與功率單元二串聯(lián)，再并聯(lián)接入二極管D8 后串聯(lián)電感L3,再并聯(lián)接入由功率單元三與電阻R串聯(lián)組成的線路后再串聯(lián)電感L4,電感 L4連接直流母線正極，電阻R連接直流母線負極，直流母線與電容C2并聯(lián)。通過雙重交錯 并聯(lián)雙向半橋減小了超級電容輸入輸出電壓紋波；通過改進的半橋結構使鋰電池輸入輸出 電壓可調并提高對汽車制動能量的回收效率，提高了系統(tǒng)靈活性。
[0006] 作為本實用新型的進一步改進：鋰電池通過鋰電池SOC狀態(tài)監(jiān)測模塊連接DSP控 制器。避免鋰電池出現(xiàn)過度充電和過度放電的狀態(tài)，進而延長鋰電池使用壽命。
[0007] 作為本實用新型的進一步改進：輸入電壓電流檢測單元通過電壓電流檢測信號調 理電路連接DSP控制器。
[0008] 作為本實用新型的進一步改進：電壓電流檢測單元通過檢測信號調理電路連接 DSP控制器。
[0009] 作為本實用新型的進一步改進：電機轉速轉矩檢測單元通過電機檢測信號調理電 路連接DSP控制器。
[0010] 作為本實用新型的進一步改進：DSP控制器連接有輸入輸出顯示器，通過顯示器 顯示出各數(shù)據(jù)，便于查看。
[0011] 作為本實用新型的進一步改進：DSP控制器連接有由高速光耦6N137和比較器 LM339構成的保護單元，實現(xiàn)過壓過流保護。
[0012] 作為本實用新型的進一步改進：DSP控制器連接有駕駛控制信號單元。
[0013] 作為本實用新型的進一步改進：所述鋰電池SOC狀態(tài)監(jiān)測模塊、輸出設定模塊及 駕駛控制信號單元均分別通過信號調理電路連接DSP控制器。
[0014] 本實用新型的有益效果：本實用新型通過實時調節(jié)雙輸入雙向DC/DC變換器的工 作狀態(tài)，解決了電動汽車制動時能量回收效率低的問題。具體是：通過電感L1、電感L2、電 容C1、功率單元四、功率單元五、功率單元六及功率單元七所構成的雙重交錯并聯(lián)雙向半 橋，減小了超級電容輸入輸出電壓紋波；通過功率單元一、功率單元二、功率單元三、電感 L3、電感L4、電阻R和二極管D8組成的半橋結構，使鋰電池輸入輸出電壓可調，提高了對汽 車制動能量的回收效率，提高了系統(tǒng)靈活性。本實用新型由輸出設定模塊設定雙向DC/DC 變換器的輸出電壓值以及電機基速和轉矩，可實時檢測雙向DC/DC變換器和直流母線的輸 入輸出電壓電流及電機轉速轉矩。本實用新型考慮到電機基速以下輸出大轉矩，通常電動 汽車驅動電機需要有4~5倍的過載，以適應車輛的啟動、加速、負荷爬坡、頻繁起停等復雜 工況，即恒轉矩運行，基速以上為恒功率運行，以適應最高車速、超車等要求，因此，由實時 檢測到的電機轉速轉矩信號，根據(jù)電機功率與轉矩轉速的關系換算得到電機當前功率，采 用智能PID控制方法改變雙向DC/DC變換器的工作狀態(tài)，調節(jié)雙向DC/DC變換器所需輸出 的電壓電流，通過轉矩、電壓及電流三閉環(huán)控制使得電動汽車在行駛過程中更加安全可靠。 本實用新型加入了鋰電池SOC狀態(tài)監(jiān)測模塊和端電壓監(jiān)測功能，在汽車制動時，能夠實時 檢測電機制動電勢、超級電容器的電壓及鋰電池SOC狀態(tài)，并使鋰電池停止供電，同時超級 電容器吸收瞬時大電流，使制動能量得以高效回收，在鋰電池SOC較低時，經過雙向DC/DC 變換器升壓給鋰電池提供一個恒定的充電電壓，避免鋰電池出現(xiàn)過度充電和過度放電的狀 態(tài)，使得鋰電池充放電電流較為平穩(wěn)，延長鋰電池使用壽命，提高電動汽車的能源可利用率 和一次充電的行駛里程，減少綜合使用成本。此外，本實用新型具有由光耦6N137和比較器 LM339構成的保護單元，實現(xiàn)了過壓過流保護，使本實用新型具有完備的保護功能，能夠保 證系統(tǒng)安全可靠的運行。
[0015] 經過檢測，該實用新型在實際應用獲得良好效果，其體積小、質量輕、實時性高、控 制精度好、靈活性好，可分別利用電壓電流傳感器、電機轉速轉矩傳感器實時檢測雙向DC/ DC變換器兩端的輸入輸出電壓電流變化以及電機功率變化來實時調節(jié)雙輸入雙向DC/DC 變換器的工作狀態(tài)，達到控制雙輸入雙向DC/DC變換器輸出電壓電流的目的，進而提高電 動汽車行駛性能。本實用新型具有電