CN102891522B - 具有车载充电功能的双储能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有车载充电功能的双储能装置，包括主储能单元、辅助储能单元、充电单元、双向半桥DC/DC变换器及其PWM控制单元，双向半桥DC/DC变换器连接于主储能单元和辅助储能单元之间，为其提供供电路径，实现储能单元间的能量转移，充电单元包括充电接口和整流模块，整流模块的交流输入端连接充电接口，其直流输出端连接双向半桥DC/DC变换器的输出端，该双储能装置既能实现对复合能源***的控制，又具有车载充电的功能，减少了动力总成部件，使得电动汽车***更加紧凑，并且降低了***成本。

Description

具有车载充电功能的双储能装置
技术领域
本发明涉及一种具有车载充电功能的双储能装置。
背景技术
新能源汽车通过能源多元化、动力电气化、排放洁净化推动我国新能源汽车的迅速发展。针对现有车用动力***的技术特点，以各种能源互补、动力互补为技术特点的车用动力***成为新能源汽车技术的发展主流。
目前，受电池技术发展制约，单一储能***很难同时满足新能源汽车运行过程中对能量和功率的要求，使用复合能源***可以综合多种储能***的优点，达到优势互补，同时满足新能源汽车对储能***能量和功率的双重要求，最大限度的改善新能源汽车的性能。复合能源控制策略的核心在于两种储能***间功率的合理分配，即采用合理的控制策略，充分发挥两种储能***各自的特点，延长储能***的使用寿命，提高***的效率和燃油经济性，而且，新能源汽车的各动力总成使得新能源汽车具有高度的复杂性，给高压安全、散热、布置、整车抗干扰等带来许多问题，并使整车成本增加，整车有效使用空间降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有车载充电功能的双储能装置，用以解决现有技术中新能源利用效率低的问题。
为实现上述目的，本发明的方案是：提供一种具有车载充电功能的双储能装置，包括主储能单元和辅助储能单元，所述主储能单元连接到所述双储能装置的输出端，所述辅助储能单元连接双向半桥DC/DC变换器的输入端，所述双向半桥DC/DC变换器的输出端通过开关连接该双储能装置的输出端，所述双储能装置的输出端用于与电动机的供电电机控制器连接；
所述双储能装置还设有用于控制双向半桥DC/DC变换器的控制单元；
所述双储能装置设有充电单元，所述充电单元包括整流模块和充电接口，所述整流模块的交流输入端连接充电接口，其直流输出端连接所述双向半桥DC/DC变换器的输出端。
进一步地，所述双向半桥DC/DC变换器包括电容、电感和两个串联的IGBT模块，所述电容并联到所述主储能单元的两端，所述电感一端连接所述主储能单元的正极，其另一端连接到所述两个串联的IGBT模块漏极与源极的串联点，所述两个串联的IGBT模块的另一组漏极和源极连接所述双储能装置的输出端。
所述控制单元为PWM控制单元。
所述辅助储能单元为蓄电池，所述主储能单元为超级电容。
所述整流模块为三相整流器。
本发明在两储能单元之间连接有双向半桥DC/DC变换器，当主储能单元能量不足时，辅助储能单元可以通过双向半桥DC/DC变换器将能量转移到主储能单元中，当主储能单元能量制动回收过剩时，可通过双向半桥DC/DC变换器将能量转移到辅助储能单元中，能量可在储能单元之间相互传递，实现能量源的优势互补有效利用，提高各储能单元的使用效率。
而且，该装置还集成了整流模块和充电接口，当外接电网时，整流模块将充电接口的交流电整流为直流电，实现车载充电功能，并可通过对电池补电实现整车续驶里程。
本发明既能实现对复合能源***的控制，又具有车载充电***的功能给储能***充电，能够提高新能源的利用效率，并减少了动力总成部件，使得电动汽车***更加紧凑，并且降低了***成本。
附图说明
图1是本发明电路原理图；
图2是本发明实施例电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示的电路原理图，包括主储能单元1、辅助储能单元2、双向半桥DC/DC变换器3及其控制单元6、开关4、整流模块5和充电接口7，图中虚线框中所示为供电电机控制器。
双向半桥DC/DC变换器通过开关连接于主储能单元与辅助储能单元之间，其控制单元的信号输出端连接到双向半桥DC/DC变换器中IGBT的栅极触发端，整流模块的交流输入端连接充电接口，直流输出端连接于开关与双向半桥DC/DC变换器之间，主储能单元和双向半桥DC/DC变换器的输出端连接该双储能装置的输出端，该双储能装置的输出端用于与电动机的供电电机控制器连接。
如图2所示，本实施例中主储能单元为超级电容，辅助储能单元为蓄电池，整流模块为三相整流器，控制单元为PWM控制单元，双向半桥DC/DC变换器为蓄电池与超级电容提供供电路径，蓄电池与超级电容通过双向半桥DC/DC变换器可以相互传递能量；双向半桥DC/DC变换器及其PWM控制单元在工作时，可为电机***供电并驱动车辆，也可以进行制动能量回收；该装置还集成了充电接口和三相整流器，可以通过双向半桥DC/DC变换器为蓄电池充电，当需要充电时，开关断开。
具体工作过程如下：
正常行车时，整车提供低压24V，PWM控制单元工作，进行自检，自检通过后进行预充和上电。根据整车的能量需求，PWM控制单元接受整车指令，发出PWM控制信号，一方面超级电容能量不足时，PWM控制单元通过双向半桥DC/DC变换器，将蓄电池中的能量转移到超级电容并供各类负载使用；另一方面，超级电容能量制动回收过剩时， PWM控制单元通过双向半桥DC/DC变换器，将超级电容中的能量转移到蓄电池中，最终实现超级电容与蓄电池之间的能量转移。
整车停机充电时，充电接口与外部插枪连接，充电连接确认后，通过三相整流器获得充电辅助电源，为PWM控制单元及内部接触器供电，而后进行自检，自检通过后将外部交流电通过三相整流器整流出直流电，然后通过PWM控制单元控制双向半桥DC/DC变换器实现为蓄电池充电的功能。
在低速（10~30km/h以下）和起动过程中，该双储能装置为电动机供电，使汽车运行到一定速度后，由发动机和该双储能装置共同为汽车提供动力。在低速运行和起动过程中，特别是起动过程，采用本发明的双储能装置，依靠电动机产生的大扭矩起动，相比24V低压启动机起动耗油大、起动扭矩小，起动效果好、效率高；而且，相比用发动机发电为超级电容充电的方式，本发明的双储能装置避免了动能——电能转换的能量损耗，节约能源。
综上所述，本发明实现了两储能单元能量传递与车载充电的有效集成，主储能单元与辅助储能单元可以实现能量的相互传递，同时，装置集成了整流模块和充电接口，可以实现车载充电的功能。

Claims (5)

1.一种具有车载充电功能的双储能装置，其特征在于，包括主储能单元和辅助储能单元，所述主储能单元连接到所述双储能装置的输出端，所述辅助储能单元连接双向半桥DC/DC变换器的输入端，所述双向半桥DC/DC变换器的输出端通过开关连接该双储能装置的输出端，所述双储能装置的输出端用于与电动机的供电电机控制器连接；
所述双储能装置还设有用于控制双向半桥DC/DC变换器的控制单元；
所述双储能装置设有充电单元，所述充电单元包括整流模块和充电接口，所述整流模块的交流输入端连接充电接口，其直流输出端连接所述双向半桥DC/DC变换器的输出端；
主储能单元与辅助储能单元通过双向半桥DC/DC变换器相互传递能量；该装置还集成了充电接口和整流模块，当需要充电时，开关断开，通过双向半桥DC/DC变换器为辅助储能单元充电。
2.根据权利要求1所述的具有车载充电功能的双储能装置，其特征在于，所述双向半桥DC/DC变换器包括电容、电感和两个串联的IGBT模块，所述电容并联到所述辅助储能单元的两端，所述电感一端连接所述辅助储能单元的正极，其另一端连接到所述两个串联的IGBT模块漏极与源极的串联点，所述两个串联的IGBT模块的另一组漏极和源极连接所述双储能装置的输出端。
3.根据权利要求1所述的具有车载充电功能的双储能装置，其特征在于，所述控制单元为PWM控制单元。
4.根据权利要求1所述的具有车载充电功能的双储能装置，其特征在于，所述辅助储能单元为蓄电池，所述主储能单元为超级电容。
5.根据权利要求1所述的具有车载充电功能的双储能装置，其特征在于，所述整流模块为三相整流器。
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