專利名稱：電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)。
電動(dòng)汽車采用單一電源的結(jié)構(gòu)，雖然系統(tǒng)的硬件有所簡化，但是由于此時(shí)需要一個(gè)專門的DC-DC降壓變換器來給車輛輔助設(shè)備供電，增加了控制器的成本和復(fù)雜性，可靠性降低。
本發(fā)明的特征還在于，主電池提供電機(jī)運(yùn)行所需能源，其電壓按電機(jī)額定電壓配置；輔助電源電壓按輔助設(shè)備工作電壓選取，因此不需要經(jīng)過DC/DC降壓，直接向輔助設(shè)備供電。由于輔助設(shè)備功耗較小，因此利用電機(jī)的再生制動(dòng)基本上可以滿足輔助電池的充電，這樣可以不需另外配備輔助電源的充電器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)的制備方法，包括原電動(dòng)汽車的主電源及其電動(dòng)機(jī)、主電源電壓檢測電路，其特征在于，輔助電源系統(tǒng)按以下方法構(gòu)建1)首先在電動(dòng)汽車上設(shè)置一個(gè)可充放電的輔助電源；輔助電源用以連接電動(dòng)汽車內(nèi)的輔助用電設(shè)備；2)設(shè)置一功率驅(qū)動(dòng)器，功率驅(qū)動(dòng)器分別與原電動(dòng)汽車的主電源和輔助電源及電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)相連接；3)在對主電源進(jìn)行回饋的電路基礎(chǔ)上，增加一路控制信號來控制輔助電源，使微處理器能同時(shí)控制主電源與輔助電源的回饋電流；上述功率驅(qū)動(dòng)控制器包括，一機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有微處理器控制電路板、DC-DC開關(guān)電源和五個(gè)功率器件組成；控制電路板通過電路板接口還連接有電動(dòng)機(jī)端電壓傳感器、輔助電源電壓傳感器、主電源電壓傳感器、電機(jī)電流傳感器、主電源電流傳感器、輔助電源電流傳感器、油門踏板驅(qū)動(dòng)電位器和剎車踏板制動(dòng)電位器；微處理器控制電路板上設(shè)置有微處理器，與微處理器連接有傳感器信號濾波電路，光電隔離器件，電壓、電流傳感器信號，加速踏板信號，制動(dòng)踏板信號分別經(jīng)過傳感器濾波電路連接到微處理器；微處理器輸出五路PWM控制信號，經(jīng)過光電隔離器件連接到功率驅(qū)動(dòng)管的驅(qū)動(dòng)板上，分別控制每個(gè)功率器件的動(dòng)作；功率器件T1、T4組成的驅(qū)動(dòng)半橋和功率器件T2、T3組成的半橋構(gòu)成H型驅(qū)動(dòng)全橋；功率器件T5和輔助電源串連后與驅(qū)動(dòng)電機(jī)并聯(lián)；主電源與H型驅(qū)動(dòng)全橋串連構(gòu)成電路閉環(huán)。
本發(fā)明制備的電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)，具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)1)電動(dòng)汽車采用再生輔助電源之后，用戶在使用電動(dòng)汽車時(shí)，只需給主電源充電；輔助電源利用再生制動(dòng)的回饋能量，基本不必使用充電器來補(bǔ)充能源。
2)采用本發(fā)明所設(shè)置的輔助電源，使得用戶使用更加方便。比如用戶在停車狀態(tài)下想使用輔助設(shè)備(如聽音樂，開應(yīng)急燈等)，可以直接使用輔助電源，而不必把整車的控制器打開，也節(jié)省了電能。
四

圖1是本發(fā)明工作原理圖；圖2是本發(fā)明電路框圖；圖3是本發(fā)明主回路電路原理圖；圖4是實(shí)施例中電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)電流方向示意圖；圖5是實(shí)施例中單一向主電源回饋能量的電流方向示意圖(T4關(guān)斷，T5關(guān)斷)；圖6是實(shí)施例中同時(shí)向主電源和輔助電源回饋能量的電流方向示意圖(T4關(guān)斷，T5開通)；圖7是實(shí)施例中電機(jī)反接制動(dòng)時(shí)電流方向示意圖(T4導(dǎo)通)。
參見圖1～7，依照本發(fā)明的技術(shù)方案，本實(shí)施例的技術(shù)路線是在現(xiàn)有技術(shù)對主電源進(jìn)行回饋的電路基礎(chǔ)上，增加一路控制信號來控制輔助電源，使微處理器能同時(shí)控制主電源與輔助電源的回饋電流。由于回饋到主電源的電路屬于DC-DC升壓變換，而回饋到輔助電源的電路屬于DC-DC降壓變換，為了兩者能夠同時(shí)進(jìn)行而不沖突，控制器設(shè)定了只有在給系統(tǒng)主電源進(jìn)行回饋的時(shí)候，才能給輔助電源進(jìn)行回饋。
電動(dòng)汽車功率驅(qū)動(dòng)控制器包括，一機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有微處理器控制電路板、DC-DC開關(guān)電源和五個(gè)功率器件組成；控制電路板通過電路板接口還連接有電機(jī)端電壓傳感器、輔助電源電壓傳感器、主電源電壓傳感器、電機(jī)電流傳感器、主電源電流傳感器、輔助電源電流傳感器、油門踏板驅(qū)動(dòng)電位器和剎車踏板制動(dòng)電位器。
微處理器控制電路板上設(shè)置有微處理器，與微處理器連接有傳感器信號濾波電路，光電隔離器件，電壓、電流傳感器信號，加速踏板信號，制動(dòng)踏板信號分別經(jīng)過傳感器濾波電路連接到微處理器；微處理器輸出五路PWM控制信號，經(jīng)過光電隔離器件連接到功率驅(qū)動(dòng)管的驅(qū)動(dòng)板上，分別控制每個(gè)功率驅(qū)動(dòng)管的動(dòng)作。
濾波電路采用典型的由運(yùn)算放大器搭建的襖式濾波電路；光電隔離電路由光偶實(shí)現(xiàn)；控制器所需各種電平由主電源上取電，經(jīng)過普通DC-DC開關(guān)電源來提供。
功率器件T1、T4組成的驅(qū)動(dòng)半橋和功率器件T2、T3組成的半橋構(gòu)成H型驅(qū)動(dòng)全橋；功率器件T5和輔助電源串連后與驅(qū)動(dòng)電機(jī)并聯(lián)；主電源與H型驅(qū)動(dòng)全橋串連構(gòu)成電路閉環(huán)。
在車輛進(jìn)行再生制動(dòng)時(shí)，微處理器根據(jù)輸入的回饋電流指令對主電源的回饋電流進(jìn)行控制，同時(shí)，根據(jù)輔助電源的電壓來自動(dòng)決定輔助電源的回饋電流。
該驅(qū)動(dòng)控制器在電動(dòng)汽車行駛時(shí)，能夠同時(shí)向主電源和輔助電源進(jìn)行再生能源回饋。
控制電機(jī)為永磁有刷直流電機(jī)，20KW，額定電壓120V，最高電壓144V；主電源由10節(jié)200AH的PASANIC鉛酸蓄電池組成；輔助電源為一節(jié)50AH的鉛酸蓄電池；功率驅(qū)動(dòng)模塊為愛帕克公司600A600V的IGBT模塊及其相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)板；所用微處理器采用TI公司TMS320LF2407芯片，其外圍電路按芯片資料所要求的器件來配置；電壓傳感器采用電流型200V電壓傳感器；電流傳感器采用電流型200A電流傳感器。PWM調(diào)制周期可以選為20MHZ；信號采集和控制周期取1ms；采用PI控制算法。
具體工作原理
電動(dòng)汽車正常驅(qū)動(dòng)時(shí)，T2、T4、T5關(guān)閉，T3常開，T1斬波調(diào)制，實(shí)現(xiàn)DC-DC的降壓變換，驅(qū)動(dòng)電流由電池正極——T1——電機(jī)——T3——電池負(fù)極。
電動(dòng)汽車能量回饋時(shí)，電機(jī)工作在反接制動(dòng)與再生制動(dòng)間接替進(jìn)行。通過反接制動(dòng)來提高電機(jī)繞組的相電流，使電機(jī)電感儲能；在再生制動(dòng)時(shí)，電機(jī)繞組上的相電流逐漸減小，電機(jī)電感釋放能量。反接制動(dòng)時(shí)，T1、T2、T3、T5關(guān)閉，T4導(dǎo)通時(shí)，電機(jī)繞組電流增加，電機(jī)電感開始儲能，電流方向是電機(jī)正極——T4——D3——電機(jī)負(fù)極；再生制動(dòng)時(shí)，T4關(guān)閉，T1、T2、T3也關(guān)閉，因電機(jī)電感上電流不能突變，具有繼續(xù)維持原來電流的大小和方向的趨勢，電感釋放能量，經(jīng)過D1向主電源回饋，電流方向?yàn)殡姍C(jī)正極——D1——主電源Ub——D3——電機(jī)負(fù)極，回饋電流的大小由T4的占空比決定。在T1、T2、T3、T4關(guān)閉的同時(shí)，經(jīng)過死區(qū)時(shí)間TD之后，開啟T5，實(shí)現(xiàn)對輔助電源充電，T5的占空比決定了給輔助電源充電的電流大小。電容C1、C2為緩沖吸收回路的電容，以吸收回饋電流的峰值。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)，包括原電動(dòng)汽車的主電源及其電動(dòng)機(jī)、主電源電壓檢測電路等，其特征在于，輔助電源系統(tǒng)按以下方法構(gòu)建1)首先在電動(dòng)汽車上設(shè)置一個(gè)可充放電的輔助電源；輔助電源用以連接電動(dòng)汽車內(nèi)的輔助用電設(shè)備；2)設(shè)置一功率驅(qū)動(dòng)器，功率驅(qū)動(dòng)器分別與原電動(dòng)汽車的主電源和輔助電源及電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)相連接；3)在對主電源進(jìn)行回饋的電路基礎(chǔ)上，增加一路控制信號來控制輔助電源，使微處理器能同時(shí)控制主電源與輔助電源的回饋電流；上述功率驅(qū)動(dòng)控制器包括，一機(jī)殼，機(jī)殼內(nèi)設(shè)置有微處理器控制電路板、DC-DC開關(guān)電源和五個(gè)功率器件組成；控制電路板通過電路板接口還連接有電動(dòng)機(jī)端電壓傳感器、輔助電源電壓傳感器、主電源電壓傳感器、電機(jī)電流傳感器、主電源電流傳感器、輔助電源電流傳感器、油門踏板驅(qū)動(dòng)電位器和剎車踏板制動(dòng)電位器；微處理器控制電路板上設(shè)置有微處理器，與微處理器連接有傳感器信號濾波電路，光電隔離器件，電壓、電流傳感器信號，加速踏板信號，制動(dòng)踏板信號分別經(jīng)過傳感器濾波電路連接到微處理器；微處理器輸出五路PWM控制信號，經(jīng)過光電隔離器件連接到功率驅(qū)動(dòng)管的驅(qū)動(dòng)板上，分別控制每個(gè)功率器件的動(dòng)作；功率器件[T1]、[T4]組成的驅(qū)動(dòng)半橋和功率器件[T2]、[T3]組成的半橋構(gòu)成H型驅(qū)動(dòng)全橋；功率器件[T5]和輔助電源串連后與驅(qū)動(dòng)電機(jī)并聯(lián)；主電源與H型驅(qū)動(dòng)全橋串連構(gòu)成電路閉環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)，其特征在于，所述五個(gè)功率器件采用功率晶體管GTR或金屬-氧化物-半導(dǎo)體型場效應(yīng)晶體管MOSFET或絕緣柵雙極型晶體管IGBT或門極關(guān)斷晶閘管GTO。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)，其特征在于，所述輔助電源、主電源為蓄電池。
4.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)，其特征在于，電動(dòng)機(jī)采用普通直流電機(jī)或永磁有刷直流電機(jī)或永磁無刷直流電機(jī)或永磁同步電機(jī)或開關(guān)磁阻電機(jī)或異步電機(jī)。
5.如權(quán)利要求3所述的電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電池是鉛酸蓄電池或鋰離子電池或鎳氫蓄電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車能量再生的輔助電源系統(tǒng)，在電動(dòng)汽車主電源的基礎(chǔ)上增加一個(gè)輔助電源，即主電池提供電機(jī)運(yùn)行所需能源；輔助電源提供輔助設(shè)備所需能源，其電壓按輔助設(shè)備工作電壓選取，在對主電源進(jìn)行回饋的電路基礎(chǔ)上，增加一路控制信號來控制輔助電源，使微處理器能同時(shí)控制主電源與輔助電源的回饋電流；因此不需要經(jīng)過DC/DC降壓，直接向輔助設(shè)備供電。由于輔助設(shè)備功耗較小，因此利用電機(jī)的再生制動(dòng)基本上可以滿足輔助電池的充電，這樣可以不需另外配備輔助電源的充電器。
文檔編號B60L11/18GK1473724SQ0310802
公開日2004年2月11日 申請日期2003年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月14日
發(fā)明者曹秉剛, 李竟成, 白志峰, 譚文靜, 康龍?jiān)? 楊仲慶 申請人:西安交通大學(xué)