CN204681109U - 降低超级电容放电电压下限值的装置 - Google Patents
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Abstract
一种降低超级电容器放电电压下限值的装置。超级电容作为电动车辆尤其是电动客车的电源具有无比诱人的前景，然现在的超级电容放电技术不能使其充分放电，放电电压下限值一般仅为超级电容额定充电电压值的一半，有相当多的电能没有释放出来，限制了电动车辆的续航里程。为解决此问题，本实用新型把超级电容器组分成若干超级电容单元，各超级电容单元组与电器开关连接，用电器开关对超级电容器单元进行并联或串联，实现超级电容的深度放电，放电下限值可低到超级电容额定充电电压值的1/8，最大限度地释放了电容所储存的电能，增加了车辆的续航里程，或在达到相同的续航里程的情况下可以减少电容器的用量，可减少电容的容量22％。
Description
所属技术领域
本实用新型涉及一种以超级电容器组为电源的电动设备，特别是电动车辆尤其是电动客车，该降低超级电容器组放电电压下限值的装置可使超级电容最大限度地释放电容所储存的电能，增加电动车辆的续航里程或降低电动车辆的生产成本。
背景技术
目前，公知的技术是，用于驱动电动车辆的超级电容器，是一个超级电容器组，在其驱动电动机的放电过程中，为了使电动机的端电压不至于过低而达不到电动机所需要的输出力矩，设置了超级电容器的放电电压下限值，这个值一般为超级电容器额定值的1/2，如论文《超级电容***在电动汽车中的应用》(作者：孙立清 陈伟 王仁贞 袁学)中所述″超级电容工作电压为380～190V″，低于该值时超级电容器需充电后电动车辆才能继续行驶。这就存在着一个很大的缺点，即超级电容器所储存的电能没有充分释放出来，超级电容器还有相当的潜力没有发挥，由此造成电动车辆的续航里程较短，或是在电动车辆到达一定的续航里程时需要安装更多的电容器，从而增加了电动车辆的制造成本。
发明内容
为解决驱动电动车辆的超级电容器组在使用中放电电压不能低于设定的放电电压下限值的问题，本实用新型提供一种降低超级电容放电电压下限值的装置，该装置能使超级电容器组的放电电压下限值由超级电容器组额定电压值的1/2减小到1/4～1/8，最大限度地释放超级电容器组所储存的电能，可增加电动车辆的续航里程，或在达到相同的续航里程的情况下减少超级电容器组容量的20～23％，从而大幅度降低电动车辆的制造成本。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：在由充电器、超级电容器组、超级电容器单元连接方式变换器、电机控制器和电机组成的电动车辆动力***中，超级电容器组分别与充电器、超级电容器单元连接方式变换器、超级电容器单元控制模块及电机控制器电连接，控制器再与电机电连接，充电器还与电机控制器及超级电容器单元连接方式变换器电连接。其中，超级电容器组也叫法拉电容器组，超级电容器组可由2个、3个或4个超级电容器单元组成，每个超级电容器单元的电容量、额定电压及内阻均相同；由超级电容器单元连接方式变换器实现超级电容器单元的并联、串联或串、并联的状态转换，超级电容器单元连接方式变换 器可由单极开关、三极开关或六极开关组成，2个、3个或4个超级电容单元与超级电容器单元连接方式变换器之间分别有二种连接方式。超级电容器单元连接方式变换器所使用的单极开关数量，在由2个超级电容器单元组成的超级电容器组时使用3个，有两种电连接方式；在由3个超级电容器单元组成的超级电容器组时使用6个，有两种电连接方式；在由4个超级电容器单元组成的超级电容器组时使用11个；超级电容器单元连接方式变换器所使用的三极开关数量，在超级电容器组分成2个超级电容单元时使用1个，有两种电连接方式；在超级电容器组分成3个超级电容器单元时使用2个，有两种电连接方式；超级电容器单元连接方式变换器所使用的六极开关数量，在超级电容器组分成3个超级电容器单元时使用1个，有两种电连接方式；在超级电容器组分成4个超级电容器单元时使用3个。当超级电容器连接方式变换器动作时，电机控制器对电机的输出为零，超级电容器连接方式变换器动作完成，电机控制器恢复对电机的输出。在超级电容器组充电或放电时，如其电压值在额定与设定的最低放电电压值之间，此时所有超级电容器单元并联连接，在超级电容器组的放电电压值低于设定的最低放电电压值时，电机控制器自动停止输出，即对电机输出电压为零，经短时间的延时，超级电容器单元连接方式变换器动作，超级电容器单元的连接方式由并联转为串联或串、并混合连接，再经短时间延时，电机控制器自动恢复输出，超级电容器单元在串联或串、并混合连接方式下，超级电容器组的放电电压值低于设定的最低放电电压值时，电机控制器自动停止输出，具有2个或3个超级电容器单元的超级电容器组进入待充电状态，此时，可选择手动或自动两种模式对超级电容器组进行充电，具有4个超级电容器单元的超级电容器组在超级电容单元全部为串联连接并在超级电容器组的放电电压值低于设定的最低放电电压值时，该超级电容器组即进入待充电状态，也可选择手动或自动两种模式对超级电容器组进行充电，进入充电程序，先使超级电容器单元连接方式变换器动作，将所有超级电容器单元并联，经短时间延时再由充电机对超级电容器组充电，即充电器对超级电容器组充电时，所有超级电容器单元处于并联状态。
理论分析该实用新型的有益效果：超级电容器或法拉电容器属于电容器的一种类型，本质是体积小电容量大，即质量比能量(Wh.Kg-1)大，现在单只电容容量已能做到1000F。有关电容器的计算公式完全适用于超级电容器。电容在放电时所释放或提供的能量公式为：
E＝F(Ucn 2-Ucmin2)×ч/(2×3.6×106)，其中E为电能，单位KW；F为电容容量；Ucn为电容初始电压，即视为超级电容器组额定电压值，单位V；Ucmin为电容终止放电电压，即视为超级电容器组的放电电压下限值，单位V；ч为电容放电效率。
当Ucmin＝1/2Ucn时，E1/2＝F{Ucn2-(1/2Ucn)2}×ч/(2×3.6×106)＝0.75Ucn2F×ч/(2×3.6×106)； 当Ucmin＝1/4Ucn时，E1/4＝F{Ucn2-(1/4Ucn)2}×ч/(2×3.6×106)＝0.9375Ucn2F×ч/(2×3.6×106)；当Ucmin＝1/8Ucn时，E1/8＝F{Ucn2-(1/8Ucn)2}×ч/(2×3.6×106)＝0.984375Ucn2F×ч/(2×3.6×106)。由此推导出E1/4/E1/2＝1.25，E1/8/E1/2＝1.31，这证明：超级电容器组的放电电压下限值由超级电容器组额定电压值的1/2减小到1/4或1/8时，超级电容器组所释放的电能分别增加到1.25倍或1.31倍。
如果电动车辆续航里程相同，本实用新型降低超级电容放电电压下限值的装置可以减少超级电容的用量，减少电动车辆的造价。具体计算如下：如电动车辆续航里程相同，超级电容器组放电的电能相同，即E1/2＝E1/4，设所对应的超级电容容量分别为F1、F2，根据E1/2＝E1/4得0.75Ucn 2F1×ч/(2×3.6×106)＝0.9375Ucn 2F2×ч/(2×3.6×106)，整理简化后得F2/F1＝0.8，这说明超级电容器放电电压下限值由超级电容器额定电压的1/2下降到1/4时，可以减少20％的电容容量；同理，超级电容放电电压下限值由超级电容器额定电压的1/2下降到1/8时，至少可以减少23％的电容容量
举例：若一个超级电容器组，在电容初始电压(即充电额定电压)Ucn＝380V，电容终止放电电压(即最低放电电压值)分别为Ucmin＝190V、U/cmin＝95V或U//cmin＝47.5V时，超级电容器组所释放电能的比较如下：
当Ucmin＝190V时，超级电容器组所释放的电能为E＝F(Ucn 2-Ucmin2)×ч/(2×3.6×106)＝F(3802-1902)×ч/(2×3.6×106)＝F(144400-36100)×ч/(2×3.6×106)＝108300Fч/7.2×106＝15041.667Fч×10-6
当U/cmin＝95V时，超级电容器组所释放的电能为E/＝F(Ucn 2-Ucmin2)×ч/(2×3.6×106)＝F(3802-952)×ч/(2×3.6×106)＝F(144400-9025)×ч/(2×3.6×106)＝135375Fч/7.2×106＝18802.0833Fч×10-6
当Ucmin＝47.5V时，超级电容器组所释放的电能为E//＝F(Ucn 2-Ucmin2)×ч/(2×3.6×106)＝F(3802-47.52)×ч/(2×3.6×106)＝F(144400-2256.25)×ч/(2×3.6×106)＝142143.75Fч/7.2×106＝19742.188Fч×10-6
由上述计算不难看出，E//E＝1802.0833Fч×10-6/15041.667Fч×10-6＝1.25，即超级电容器组的最低放电电压值由其额定电压的1/2降到1/4时，所释放的电能增加到1.25倍，即增加了25％；E///E＝19742.188Fч×10-6/15041.667Fч×10-6＝1.31，即超级电容器组的最低放电电压值由其额定电压的1/2降到1/8时，所释放的电能增加到1.31倍，即增加了31％。
本实用新型的有益效果是：采用该降低超级电容器放电电压下限值的装置，可以使电动车 辆所用的超级电容器放电电压下限值由传统技术限定的额定电压的1/2下降到1/4～1/8，由此比传统技术多释放25％～31％的电能，即增加25％～31％％的续航里程；或者，电动车辆在充满电后行驶相同的里程时，采用降低超级电容器放电电压下限值的装置可以少安装20％～23％超级电容器，即降低20％～23％的超级电容器采购成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的***框图
图2a是二个超级电容器单元并联等效电路图
图2b是二个超级电容器单元第一种串联方式等效电路图
图2c是二个超级电容器单元第二种串联方式等效电路图
图3a是三个超级电容器单元并联等效电路图
图3b是三个超级电容器单元第一种串联方式等效电路图
图3c是三个超级电容器单元第二种串联方式等效电路图
图4a是四个超级电容器单元并联等效电路图
图4b是四个超级电容器单元二串二并混联等效电路图
图4c是四个超级电容器单元串联等效电路图
图5a是二个超级电容器单元第一种连接方式并联原理图
图5b是二个超级电容器单元第一种连接方式串联原理图
图5c是二个超级电容器单元第二种连接方式并联原理图
图5d是二个超级电容器单元第二种连接方式串联原理图
图6a是三个超级电容器单元第一种连接方法并联原理图
图6b是三个超级电容器单元第一种连接方法串联原理图
图6c是三个超级电容器单元第二种连接方法并联原理图
图6d是三个超级电容器单元第二种连接方法串联原理图
图7a是四个超级电容器单元并联原理图
图7b是四个超级电容器单元二并二串连接原理图
图7c是四个超级电容器单元串联原理图
图8a是二个超级电容器单元采用单极开关的第一种接线图
图8b是二个超级电容器单元采用单极开关的第二种接线图
图8c是二个超级电容器单元采用三极开关的第一种接线图
图8d是二个超级电容器单元采用三极开关的第二种接线图
图9a是三个超级电容单器单元采用单极开关的第一种接线图
图9b是三个超级电容器单元采用单极开关的第二种接线图
图9c是三个超级电容器单元采用三极开关的第一种接线图
图9d是三个超级电容器单元采用三极开关的第二种接线图
具体实施方式
图中1.充电器，2.超级电容器组，2-11、2-12、2-21、2-22、2-23、2-31、2-32、2-33、2-34.超级电容器单元，3.超级电容器单元连接方式变换器，3-11、3-12、3-13、3-21、3-22、3-23、3-24、3-25、3-26、3-31、3-32、3-33、3-34、3-35、3-36、3-37、3-38、3-39.电器开关，3D-1、3D-2、3D-3、3D-4、3D-5、3D-6.单极开关，3s、3s-1、3s-2.三极开关，4.电机控制器，5.电机，6.超级电容器单元控制模块，A、B.超级电容器组充电与输出端，C、D.单极开关控制端，E、F.三极开关控制端。
图中超级电容单元充电极性的规定：超级电容单元符号有黑点的一端为充电后的正极(也可为规定为负极，本实用新型技术资料中全部规定为正极)，另一端为充电后的负极。
在图1中，超级电容器组(2)分别与充电器(1)、超级电容器单元连接方式变换器(3)及电机控制器(4)电连接，充电器(1)还分别与电机控制器(4)及超级电容器单元连接方式变换器器(3)电连接，超级电容器单元控制模块(6)分别与电机控制器(4)、超级电容器单元连接方式变换器器(3)及超级电容器组(2)电连接。
在图2a、图2b和图2c中，超级电容器组(2)分成两个超级电容器单元(2-11)和(2-12)，每个超级电容器单元的电容量、额定电压及内阻均相同。
图2a为两个超级电容器单元并联连接：超级电容器单元(2-11)和(2-12)的正极连接在一起并作为超级电容器组充电与输出端(A)，超级电容器单元(2-11)和(2-12)的负极连接在一起并作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图2b为超级电容器单元(2-11)和(2-12)的第一种串联连接方式：(2-11)正极作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-11)的负极与(2-12)的正极连接，(2-12)的负极作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图2c为超级电容器单元(2-11)和(2-12)的第二种串联连接方式：(2-12)正极作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-12)的负极与(2-11)的正极连接，(2-11)的负极作为超级电容器组充电与输出端(B)。
这是本实用新型降低超级电容器放电电压下限值的装置的第一种实施方案，该方案可以使超级电容器放电电压下限值由超级电容器额定值的1/2下降到1/4。
在图3a和图3b中，超级电容器组(2)分成三个超级电容器单元(2-21)、(2-22)和(2-23)，每个超级电容器单元的电容量、额定电压及内阻均相同，
图3a为三个超级电容器单元并联连接：超级电容器单元(2-21)、(2-22)和(2-23)的正极连接在一起并作超级电容器组充电与输出端(A)，超级电容器单元(2-21)、(2-22)和(2-23)的负极连接在一起并作为超级电容器组充电与输出端(B)
图3b为三个超级电容器单元第一种串联连接方式：(2-21)的正极作为超级电容器充电与输出端(A)，(2-21)的负极与(2-22)的正极连接，(2-22)的负极与(2-23)的正极连接，(2-23)的负极作为超级电容器充电与输出端(B)。
图3.b为三个超级电容器单元第二种串联连接方式：(2-23)的正极作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-23)的负极与(2-22)的正极连接，(2-22)的负极与(2-21)的正极连接，(2-21)的负极作为超级电容器组充电与输出端(B)。
这是本实用新型降低超级电容器放电电压下限值的装置的第二种实施方案，该方案可以使超级电容器放电电压下限值由超级电容额定值的1/2下降到1/6；
在图4a、图4b和图4c中，超级电容器组(2)分成四个超级电容器单元(2-31)、(2-32)、(2-33)和(2-34)，每个超级电容器单元的电容量、额定电压及内阻均相同。
图4a为四个超级电容器单元并联连接方式：超级电容器单元(2-31)、(2-32)、(2-33)和(2-34)的正极连接在一起并作为超级电容器组充电与输出端(A)，超级电容器单元(2-31)、(2-32)、(2-33)和(2-34)的负极连接在一起并作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图4b为四个超级电容器单元二并二串连接方式；超级电容器单元(2-31)和(2-32)的正极连接在一起并作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-31)和(2-32)的负极连接在一起并与(2-33)和(2-34)的正极连接，(2-33)和(2-34)的负极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图4c为四个超级电容器单元串联连接方式：超级电容器单元(2-31)的正极作为超级电容器组充电与输出端(A)。(2-31)的负极与(2-32)的正极连接在一起，(2-32)的负极与(2-33)的正极连接，(2-33)的负极与(2-34)的正极连接，(2-34)的负极为超级电容器组充电与输出端(B)。
这是本实用新型降低超级电容器放电电压下限值的装置的第三种实施方案，该方案可以 使超级电容器放电电压下限值由超级电容器额定值的1/2下降到1/8；
图5a和图5b是超级电容器单元(2-11)和(2-12)的第一种连接方式：电器开关(3-11)分别与超级电容器单元(2-11)、(2-12)的负极连接，电器开关(3-13)分别与超级电容器单元(2-11)、(2-12)的正极连接，电器开关(3-12)分别与超级电容器单元(2-11)的负极、(2-12)的正极极连接。
图5a为超级电容器单元(2-11)、(2-12)的并联状态，其中(2-11)和(2-12)的正极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-11)和(2-12)的负极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图5b为超级电容器单元(2-11)、(2-12)的串联状态，其中(2-11)的正极作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-11)的负极和(2-12)的正极连在一起，(2-12)的负极作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图5a和图5b是本实用新型降低超级电容器放电电压下限值的装置在超级电容器组分成两个超级电容器单元时的第一种接线方式原理图。
图5c和图5d是超级电容器单元(2-11)和(2-12)的第二种连接方式：电器开关(3-11)分别与超级电容器单元(2-11)、(2-12)的正极连接，电器开关(3-13)分别与超级电容器单元(2-11)、(2-12)的负极连接，电器开关(3-12)分别与超级电容器单元(2-11)的正极、(2-12)的负极极连接。
图5c为超级电容器单元(2-11)、(2-12)的并联状态，其中(2-11)和(2-12)的正极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-11)和(2-12)的负极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图5d为超级电容器单元(2-11)、(2-12)的串联状态，其中(2-12)的正极作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-12)的负极和(2-11)的正极连在一起，(2-11)的负极作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图5c和图5d是本实用新型降低超级电容器放电电压下限值的装置在超级电容器组分成两个超级电容器单元时的第二种接线方式原理图。
图6a和图6b是超级电容器单元(2-21)、(2-22)和(2-23)的第一种连接方式：电器开关(3-21)分别与超级电容器单元(2-21)、(2-23)的负极连接，电器开关(3-24)分别与超级电容器单元(2-22)、(2-23)的负极连接，电器开关(3-23)和(3-26)串联，其连接点与超级电容器单元(2-22)正极连接，电器开关(3-23)另一端与超级电容器单元(2-21)正极 连接，电器开关(3-26)另一端与超级电容器单元(2-23)正极连接，电器开关(3-22)分别与超级电容器单元(2-21)的负极、(2-22)的正极极连接，电器开关(3-25)分别与超级电容器单元(2-22)的负极、(2-23)的正极极连接。
图6a为超级电容器单元(2-21)、(2-22)和(2-23)的并联状态，其中(2-21)、(2-22)和(2-23)的正极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-21)、(2-22)和(2-23)的负极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图6b为超级电容器单元(2-21)、(2-22)和(2-23)的串联状态，其中(2-21)的正极作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-21)的负极与(2-22)正极连接，(2-22)的负极与(2-23)的正极连接，(2-23)的负极作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图6a和图6b是本实用新型降低超级电容器放电电压下限值的装置在超级电容器组分成三个超级电容器单元时的第一种接线方式原理图。
图6c和图6d是超级电容器单元(2-21)、(2-22)和(2-23)的第二种连接方法：电器开关(3-21)分别与超级电容器单元(2-21)、(2-23)的正极连接，电器开关(3-24)分别与超级电容器单元(2-22)、(2-23)的正极连接，电器开关(3-23)和(3-26)串联，其连接点与超级电容器单元(2-22)负极连接，电器开关(3-23)另一端与超级电容器单元(2-21)负极连接，电器开关(3-26)另一端与超级电容器单元(2-23)负极连接，电器开关(3-22)分别与超级电容器单元(2-21)的正极、(2-22)的负极连接，电器开关(3-25)分别与超级电容器单元(2-22)的正极、(2-23)的负极连接。
图6c为超级电容器单元(2-21)、(2-22)和(2-23)的并联状态，其中(2-21)、(2-22)和(2-23)的正极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-21)、(2-22)和(2-23)的负极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图6d为超级电容器单元(2-21)、(2-22)和(2-23)的串联状态，其中(2-23)的正极作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-23)的负极与(2-22)正极连接，(2-22)的负极与(2-21)的正极连接，(2-21)的负极作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图6c和图6d是本实用新型降低超级电容器放电电压下限值的装置在超级电容器组分成三个超级电容器单元时的第二种接线方式原理图。
在图7a、图7b和图7c中，电器开关(3-31)分别与超级电容器单元(2-31)负极、电器开关(3-34)、(3-311)连接，电器开关(3-34)分别与超级电容器单元(2-32)负极、电器开关(3-311)连接，电器开关(3-37)分别与超级电容器单元(2-33)、(2-34)负极及电器 开关(3-311)连接、电器开关(3-33)、(3-36)串连，其连接点与超级电容器单元(2-32)正极连接，电器开关(3-33)另一端与超级电容器单元(2-31)正极连接，电器开关(3-36)另一端与(3-39)串联，其连接点与超级电容器单元(2-33)正极连接，电器开关(3-39)另一端与超级电容器单元(2-34)正极连接，电器开关(3-32)一端与超级电容器单元(2-31)负极连接，另一端与超级电容器单元(2-32)正极连接，电器开关(3-35)一端与超级电容器单元(2-32)负极连接，另一端与超级电容器单元(2-33)正极连接，电器开关(3-38)一端与超级电容器单元(2-33)的负极连接，另一端与超级电容器单元(2-34)正极连接。这是本实用新型降低超级电容器放电电压下限值的装置在超级电容器组分成四个超级电容器单元时的接线方式
图7a是超级电容器单元(2-31)、(2-32)、(2-33)和(2-34)的并联状态，其中(2-31)、(2-32)、(2-33)和(2-34)的正极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(A)；(2-31)、(2-32)、(2-33)和(2-34)的负极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图7b是超级电容器单元(2-31)、(2-32)、(2-33)和(2-34)的二串二并状态，其中(2-31)和(2-32)的正极连在一起并作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-31)和(2-32)的负极连在一起并与(2-33)和(2-34)的正极连接，(2-33)和(2-34)的负极连接并作为超级电容器组充电与输出端(B)。
图7c是超级电容器单元(2-31)、(2-32)、(2-33)和(2-34)的串联状态，其中(2-31)的正极作为超级电容器组充电与输出端(A)，(2-31)的负极与(2-32)的正极连接，(2-32)的负极与(2-33)的正极连接，(2-33)的负极与(2-34)正极连接，(2-34)负极作为超级电容器组充电与输出端(B)。
在图8a、图8b、图8c和图8d中，单极开关3D-1的①、②为其线圈端，③、④为其触头输出端，其他单极开关3D-2、3D-3的标注与此相同，超级电容器单元(2-11)的正极为①端，超级电容器单元(2-11)的负极为②端，超级电容器单元(2-12)的标注与此相同；三极开关3s的①、②为其线圈端，③、④、⑤、⑥、⑦和⑧为其三极触头的输出端，E、F为三极开关控制端。
图8a是二个超级电容器单元采用单极开关第一种接线方式图，其中，超级电容器单元(2-11)的①端分别连接超级电容器组充电与输出端(A)和单极开关3D-3的③端，3D-3的④端分别连接超级电容器单元(2-12)的①端及单极开关3D-2的④端，3D-2的③端与单极开关 3D-1的③端连接，3D-1的③端与超级电容器单元(2-11)的②端连接，单极开关3D-1的④端与超级电容器单元(2-12)的②端连接，(2-12)的②端连接超级电容器组充电与输出端(B)。单极开关3D-1、3D-2和3D-3的①端连接在一起并连接单极开关控制端(C)，单极开关3D-1、3D-2和3D-3的②端连接在一起并连接单极开关控制端(D)。这是超级电容器组分成两个超级电容器单元时，使用3个单极开关的第一种接线方式。
图8b是二个超级电容器单元采用单极开关的第二种接线方式图，其中，超级电容器单元(2-11)的①端与单极开关3D-3的③端连接，3D-3的③端与单极开关3D-2的③端连接，3D-3的④端与超级电容器单元(2-12)的①端连接，(2-12)的①连接超级电容器组充电与输出端(A)。单极开关3D-1的④端分别与3D-2的④及超级电容器单元(2-12)的②端连接，单极开关3D-1的③端与超级电容器单元(2-11)的②端连接，(2-11)的②端连接超级电容器组充电与输出端(B)。单极开关3D-1、3D-2和3D-3的①端连接在一起并连接单极开关控制端(C)，单极开关3D-1、3D-2和3D-3的②端连接在一起并连接单极开关控制端(D)。这是超级电容器组分成两个超级电容器单元时，使用3个单极开关的第二种接线方式。
图8c是二个超级电容器单元采用三极开关第一种接线方式图，超级电容器单元(2-11)的①端与三极开关3S的③端连接，(2-11)的①端接超级电容器组充电与输出端(A)，3S的④端分别与其⑥端及超级电容器单元(2-12)的①端连接，3S的⑤端与其⑦端连接，⑦端与超级电容器单元(2-11)的②端连接，3S的⑧端连接超级电容器单元(2-12)的②端，(2-12)的②端接超级电容器组充电与输出端(B)。3S的①端连接三极开关控制端(E)，3S的②端连接三极开关控制端(F)，这是超级电容器组分成两个超级电容器单元时，使用一个三极开关的第一种接线方式。
图8d是二个超级电容器单元采用三极开关第二种接线方式图，超级电容器单元(2-11)的①端与三极开关3S的③端连接，3S的③端与其⑤端连接，(2-12)的①端接超级电容器组充电与输出端(A)，(2-12)的①端还与3S的④端连接，(2-12)的②端与3S的⑧、⑥端连接，3S的⑦端与连接，⑦端与超级电容器单元(2-11)的②端连接，(2-11)的②端接超级电容器组充电与输出端(B)。3S的①端连接三极开关控制端(E)，3S的②端连接三极开关控制端(F)，这是超级电容器组分成两个超级电容器单元时，使用一个三极开关的第二种接线方式。
在图9a、图9b、图9c和图9d中，单极开关3D-1的①、②为其线圈端，③、④为其触头输出端，其他单极开关3D-2、3D-3、3D-4、3D-5和3D-6的标注与此相同，超级电容器单元 (2-11)的正极为①端，(2-11)的负极为②端，超级电容器单元(2-12)和(2-13)的标注与此相同；三极开关3s-1的①、②为其线圈端，③、④、⑤、⑥、⑦和⑧为其三极触头的输出端，3s-2的标注与此相同、E、F为三极开关控制端。
图9a是三个超级电容器单元采用单极开关第一种接线方式图，其中，超级电容器单元(2-11)的①端分别连接超级电容器组充电与输出端(A)和单极开关3D-3的③端，3D-3的④端分别连接超级电容器单元(2-12)的①端、单极开关3D-6的③端及单极开关3D-2的④端，3D-2的③端与单极开关3D-1的③端连接，3D-1的③与超级电容器单元(2-11)的②端连接，单极开关3D-1的④端分别与超级电容器单元(2-12)的②端、单极开关3D-4及3D-5的③端连接，单极开关3D-6的④端分别连接超级电容器单元(2-13)的①端和单极开关3D-5的④端，单极开关3D-4的④端连接超级电容器单元(2-13)的②端，(2-13)的②端连接超级电容器组充电与输出端(B)。单极开关3D-1、3D-2、3D-3、3D-4、3D-5和3D-6的①端连接在一起并连接单极开关控制端(C)，单极开关3D-1、3D-2、3D-3、3D-4、3D-5和3D-6的②端连接在一起并连接单极开关控制端(D)。这是超级电容器组分成三个超级电容器单元时，使用6个单极开关的第一种接线方式的三个超级电容器单元的并联状态。
图9b是三个超级电容器单元采用单极开关第二种接线方式图，其中，超级电容器单元(2-11)的①端分别连接单极开关3D-3的③端、3D-2的③端，3D-2的④端与超级电容器单元(2-12)的②端、单极开关3D-1的④端及单极开关3D-4的③端连接，单极开关3D-1的③端连接超级电容器单元(2-11)的②端，(2-11)的②端连接超级电容器组充电与输出端(B)。单极开关3D-4的④端与单极开关3D-5的④端及超级电容器单元(2-13)的②端连接，单极开关3D-3的④端与超级电容器单元(2-12)的①端、单极开关3D-6的③端和3D-5的③端连接，单极开关3D-6的④端连接超级电容器单元(2-13)的①端，(2-13)的①端连接超级电容器组充电与输出端(A)。单极开关3D-1、3D-2、3D-3、3D-4、3D-5和3D-6的①端连接在一起并连接单极开关控制端(C)，单极开关3D-1、3D-2、3D-3、3D-4、3D-5和3D-6的②端连接在一起并连接单极开关控制端(D)。这是超级电容器组分成三个超级电容器单元时，使用6个单极开关的第二种接线方式的三个超级电容器单元的并联状态。
图9c是三个超级电容器单元采用三极开关的第一种接线方式图，超级电容器单元(2-11) 的①端与三极开关3S-1的③端连接，(2-11)的①端连接超级电容器组充电与输出端(A)，3S-1的④端分别与其⑥端及超级电容器单元(2-12)的①及3S-2的③端连接，3S-2的④端与其⑥端及超级电容器单元(2-13)的①端连接，超级电容器单元(2-11)的②端与三极开关3S-1的⑤、⑦端连接，3S-1的⑧端与超级电容器单元(2-12)的②端、3S-2的⑤、⑦端连接，3S-2的⑧连接(2-13)的②端，(2-13)的②端连接级
电容器组充电与输出端(B)3S-1、3S-2的①端连接三极开关控制端(E)，3S-1、3S-2的②端连接三极开关控制端(F)，这是超级电容器组分成三个超级电容器单元时，使用二个三极开关的第一种接线方式的并联状态。
图9d是三个超级电容器单元采用三极开关第二种接线方式图，超级电容器单元(2-11)的①端与三极开关3S-1的③端、⑤端连接，(2-11)的②端连接3S-1的⑦端及接超级电容器充电与输出端(B)，3S-1的④端与超级电容器单元(2-12)的①端及3S-2的③和⑤端连接，3S-2的④端与超级电容器单元(2-13)的①端连接，(2-13)的①端接超级电容器充电与输出端(A)。3S-1的⑧、⑥、超级电容器单元(2-12)的②端3S-2的⑦端连接在一起，超级电容器单元(2-13的②端、3S-2的⑥、⑧端连在一起，3S-2的④连接(2-13)的①端，(2-13)的①端连接超级电容器充电与输出端(A)。3S-1、3S-2的①端连接三极开关控制端(E)，3S-1、3S-2的②端连接三极开关控制端(F)，这是超级电容器组分成三个超级电容器单元时，使用二个三极开关的第二种接线方式并联状态。
Claims (6)
1.降低超级电容放电电压下限值的装置，在由超级电容器组、超级电容器单元连接方式变换器、电动机、电机控制器组成的电动车辆驱动***中，充电器、超级电容器组、超级电容器单元连接方式变换器、电机控制器、超级电容器单元控制模块和电动机之间电连接，其特征是：超级电容器组分成若干超级电容器单元，超级电容器单元连接方式变换器可以由单极开关或多级开关组成，充电器可以对超级电容器组充电，超级电容器单元控制模块可以安装在电机控制器内部或外部。
2.根据权利要求1所述降低超级电容放电下限值的装置，其特征是：电动车辆所用的超级电容器组按照其总电容量均匀地分成2个、3个或4个超级电容单元，每个超级电容单元的电容量、额定电压及内阻相同。
3.根据权利要求2所述降低超级电容放电电压下限值的装置，其特征是：由超级电容器单元连接方式变换器实现超级电容器单元的并联、串联或串、并联的状态转换，超级电容器单元连接方式变换器可由单极开关、三极开关或六极开关组成，2个、3个或4个超级电容单元与超级电容器单元连接方式变换器之间分别有二种连接方式。
4.根据权利要求3所述降低超级电容放电电压下限值的装置，其特征是：当超级电容器连接方式变换器动作时，电机控制器对电机的输出为零，超级电容器连接方式变换器动作完成，电机控制器恢复对电机的输出。
5.根据权利要求3所述降低超级电容放电电压下限值的装置，其特征是：在超级电容器单元的电压在额定值或在设定值范围内时，所有超级电容器单元并联连接，当超级电容器单元电压低于设定值时，所有电容器单元串联或串、并混合连接。
6.根据权利要求1所述降低超级电容放电电压下限值的装置，其特征是：充电器对超级电容器组充电时，所有超级电容器单元处于并联状态。
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