本發(fā)明屬于電動汽車技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型的電動汽車能源管理系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

受到能源危機(jī)和環(huán)境問題的影響，近年來電動汽車進(jìn)入了高速發(fā)展時期。電動汽車使用清潔的電能，可以有效的緩解環(huán)境和資源的壓力，越來越多的人選擇購買電動汽車。而電動汽車使用中如何實現(xiàn)對電能的高效利用，是電動汽車技術(shù)領(lǐng)域的核心問題之一。

電動汽車行駛過程中，當(dāng)需要急加速或上坡時，提供動能的電機(jī)需要較大的驅(qū)動電流，此時若由電池單獨供電，過大的電流輸出會造成電池使用壽命縮短；當(dāng)需要減速或下坡時，電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，高轉(zhuǎn)速時會產(chǎn)生很大的電流回饋，若直接由電池回收，會造成電池的損壞。超級電容的出現(xiàn)則可以較好的解決這些問題。

目前由“電池-超級電容”構(gòu)成的復(fù)合能源系統(tǒng)是較先進(jìn)的電動汽車能源管理系統(tǒng)。電池能量密度很大，但受到電化學(xué)反應(yīng)速率的限制，不能快速的吸收或釋放大功率；而超級電容功率密度大，可在短時間內(nèi)吸收或釋放較大功率，為其他設(shè)備提供緩沖。兩者搭配使用，性能互補(bǔ)，延長電池使用壽命：電池儲存主要的能量，負(fù)責(zé)相對較小的電流輸出；超級電容可以負(fù)責(zé)緩沖吸收電機(jī)高速運轉(zhuǎn)時發(fā)電產(chǎn)生的大功率、大電流，也可以提供電動汽車加速或爬坡時電機(jī)所需的較大電流?？墒窃谀承┻\行狀態(tài)下，比如長距離下坡時，超級電容容量有限，可能不能更好的進(jìn)行能量回收，會造成一定的能源浪費，有悖于高效利用原則；或者比如汽車運行中，可能出現(xiàn)超級電容能量消耗完，但未經(jīng)歷減速下坡給超級電容充電的情況，此時若再次進(jìn)行加速，超級電容中能量不足，就會由電池系統(tǒng)單獨大電流向電機(jī)供電，會損傷電池，減少電池壽命。因此，若再加入一套超級電容即可在常規(guī)的電池-超級電容復(fù)合能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步回收能源，兩套超級電容的搭配使用，可以作為一種更高效的電動汽車能源管理系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

為解決現(xiàn)有“電池-超級電容”構(gòu)成的復(fù)合能源系統(tǒng)存在的某些情況下超級電容無法參與能量回收或提供能量的問題，本發(fā)明提供了一種電動汽車雙超級電容能源管理系統(tǒng)，通過在原有“電池-超級電容”復(fù)合能源的基礎(chǔ)上增加一套超級電容，可以更加有效地保護(hù)電動汽車的電池系統(tǒng)，提高電動汽車的行駛性能及能量回收效率。

技術(shù)方案

一種電動汽車雙超級電容能源管理系統(tǒng)，其特征在于：包括電池、超級電容1、超級電容2、計算機(jī)模塊、行駛狀態(tài)模塊、電機(jī)控制模塊及電機(jī)、放電電阻。

電池用于儲存電能，并向超級電容1和電機(jī)控制模塊供電；超級電容1和超級電容2用于儲存和回收電能，并向電池和電機(jī)控制模塊供電；電機(jī)控制模塊用于整流逆變并控制電機(jī)轉(zhuǎn)速；行駛狀態(tài)模塊用于采集汽車行駛狀態(tài)，并發(fā)送給計算機(jī)模塊；計算機(jī)模塊對其他各模塊進(jìn)行信號檢測和數(shù)據(jù)處理，并向其他模塊發(fā)出控制信號；放電電阻用于吸收超級電容的能量。

一種電動汽車雙超級電容能源管理方法，其特征在于：計算機(jī)模塊通過行駛狀態(tài)模塊檢測電動汽車運行狀態(tài)，并通過判斷運行狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)控制，具體如下：

1)當(dāng)汽車啟動時：電池為超級電容1充電，以便兩者可以同時為電機(jī)控制模塊供電；

2)當(dāng)汽車起步、加速、上坡時：計算機(jī)模塊對超級電容2進(jìn)行檢測，若超級電容2中處于可供電狀態(tài)，則由超級電容系統(tǒng)2和電池共同給電機(jī)控制模塊供電；否則，由超級電容1和電池共同給電機(jī)控制模塊供電，以滿足電機(jī)所需的大電流；

3)當(dāng)汽車勻速行駛時：由電池單獨給電機(jī)控制模塊供電，計算機(jī)模塊對兩個超級電容進(jìn)行檢測，若兩個超級電容均為待充電狀態(tài)，則電池對超級電容1充電；

4)當(dāng)汽車制動、下坡時：電機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)，計算機(jī)模塊對兩個超級電容進(jìn)行檢測，若超級電容1處于可供電狀態(tài)，則由超級電容2回收電機(jī)的電能、超級電容1對電池充電；否則由超級電容1回收電機(jī)的電能、超級電容2給電池充電；

若制動下坡過程中回收電能的超級電容滿電，則換由另一個超級電容回收電能，滿電的超級電容給電池充電，保證兩個超級電容至少有一個處于隨時可以回收電能的狀態(tài)；

5)當(dāng)汽車處于熄火狀態(tài)時：計算機(jī)模塊控制兩個超級電容依次給電池充電；

6)當(dāng)汽車處于停車檢查或維修時：計算機(jī)模塊控制兩個超級電容向放電電阻放電，以保證進(jìn)行操作時的人身安全。

有益效果

本發(fā)明的一種電動汽車雙超級電容能源管理系統(tǒng)，繼承了由“電池-超級電容”構(gòu)成的復(fù)合能源系統(tǒng)的優(yōu)點，并且彌補(bǔ)了只有一個超級電容時，某些運行狀態(tài)下多余能量不能完全回收的不足，避免了能源浪費；通過充放電控制，使兩個超級電容中，一個處于空電可隨時進(jìn)行電能回收，另一個則處于滿電可隨時為電機(jī)提供所需大電流，提高電容參與系統(tǒng)工作的幾率，延長電池壽命并使系統(tǒng)更高效運行。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的一種電動汽車雙超級電容能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的一種電動汽車雙超級電容能量管理方法的基本流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施例。

如圖1所示，本發(fā)明提出的一種電動汽車雙超級電容能量管理系統(tǒng)，包括了：電池、超級電容1、超級電容2、計算機(jī)模塊、行駛狀態(tài)模塊、電機(jī)控制模塊及電機(jī)、放電電阻。

能量傳輸方面包括電池對電機(jī)控制模塊的單向供電；電池與超級電容1的雙向供電；超級電容2對電池的單向供電；超級電容1、2向電機(jī)控制器模塊供電并可反向進(jìn)行電能回收；電機(jī)和電機(jī)控制模塊的雙向電能傳輸。

信號傳輸方面包括計算機(jī)模塊檢測電池、超級電容1和超級電容2的容量信息，并對電池、超級電容1、超級電容2進(jìn)行充放電控制；計算機(jī)模塊通過電機(jī)控制模塊對電機(jī)運行狀態(tài)進(jìn)行檢測，并對電機(jī)控制模塊發(fā)出控制信號，以控制電機(jī)運行；行駛狀態(tài)模塊獲取汽車運行狀態(tài)并發(fā)送給計算機(jī)模塊，計算機(jī)模塊根據(jù)汽車運行狀態(tài)進(jìn)行電池、電容和電機(jī)控制模塊之間的充放電控制，以及電容向放電電阻放電等。

基本工作方式是：電池儲存電能，負(fù)責(zé)小功率輸出；兩個超級電容負(fù)責(zé)大功率的回收和輸出。在系統(tǒng)運行時，通過電池和超級電容的連接，由計算機(jī)模塊調(diào)整控制，至少保證兩個超級電容中，一個有電，用于隨時可能發(fā)生的電動汽車加速及上坡的大功率輸出；同時另一個空電，這樣可以用于隨時可能發(fā)生的電動汽車制動及下坡的大功率能量回收。當(dāng)一個超級電容滿電，另一個超級電容空電時，此時若發(fā)生能量回收，則由空電的超級電容回收能量，另一個超級電容給電池充電；若兩個超級電容都為空電時，則在勻速行駛時由電池給超級電容1充電，以保證兩個超級電容一個空電、一個滿電的狀態(tài)。

如圖2所示，一種電動汽車雙超級電容能量管理方法，主要是計算機(jī)模塊通過行駛狀態(tài)模塊檢測電動汽車運行狀態(tài)，通過判斷運行狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的控制，不同運行狀態(tài)的控制方法如下：

1)當(dāng)汽車啟動時：電池給計算機(jī)模塊、行駛狀態(tài)模塊、電機(jī)控制模塊供電，使各個模塊激活開始工作；同時，電池給超級電容1充電，以便電動汽車起步時為電機(jī)提供大電流。

2)當(dāng)汽車起步、加速、上坡時：計算機(jī)模塊檢測超級電容2的容量，若超級電容2是可供電狀態(tài)(可進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)定，如電量大于50％為可供電狀態(tài)，否則，為待充電狀態(tài))，由超級電容2和電池共同給電機(jī)控制模塊供電；否則由超級電容1和電池共同給電機(jī)控制模塊供電，保證電池的小電流輸出。

3)當(dāng)汽車勻速行駛時：由電池單獨給電機(jī)控制模塊供電(此時電機(jī)所需電流較小)，且計算機(jī)檢測兩個超級電容狀態(tài)，若都為待充電狀態(tài)，則控制電池對超級電容1充電(此時僅需小電流充電)。

4)當(dāng)汽車制動、下坡時：計算機(jī)模塊檢測兩個超級電容狀態(tài)，若超級電容1是可供電狀態(tài)，則由超級電容2回收電機(jī)發(fā)電時產(chǎn)生的能量，超級電容1對電池充電；否則由超級電容1來回收能量，超級電容2給電池充電；若制動下坡過程中出現(xiàn)一個超級電容充滿電的情況，則換另一個超級電容回收電能，此時，充滿電的超級電容給電池充電，以保證兩個超級電容至少有一個處于隨時可以回收能量狀態(tài)；

5)電動汽車要進(jìn)行人工檢查和維修時：控制兩個超級電容放電給電阻，保證在進(jìn)行操作時的人身安全。

6)電動汽車處于長期停車或熄火時：控制兩個超級電容依次給電池充電。