一种电动汽车及其控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种电动汽车及其控制系统，该电动汽车的动力电源为电池和超级电容构成的复合电源。该控制系统主要由电源控制系统、基于多模式无源无损软开关技术的电动机驱动系统、电源监控管理系统、信号采集与处理系统以及数字化的核心控制系统组成。该电动汽车采用复合电源并采用与该电源相匹配的控制系统，达到了高效驱动电动机以及制动电力的快速交换，保障了该车辆长期连续运行的稳定性和可靠性，提高了一次充电的续驶里程，降低了电动汽车的使用成本，积极推动了电动汽车的产业化进程，适用于各种电动汽车。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电动汽车领域，涉及一种电动汽车及其电动机控制系统，尤其涉 及动力电源为复合电源的电动汽车以及基于该复合电源的数字化自流无刷电动机控制系 统。
技术介绍
随着我国经济的发展，汽车的产销量和保有量都保持着高速稳定的发展态势。有 专家指出，按照现在的发展速度，我国的燃油生产将面临更大的压力，能源供应及环境的压 力正在成为汽车行业发展的制约因素。我国汽车产业的未来，必然要走发展更清洁更节能 之路。电动汽车以清洁的、可再生的能源为动力，必将成为汽车大家庭中的重要成员。目前电动汽车的动力电池包括锂电池和超级电容。其中锂电池成本较低。超级电 容的储存电能是靠静电引力作用来实现，在高度多孔状电极与束缚态电解质的接触表面所 特定的双电层来实现储能，因此超级电容储存的能量是同规格普通铝电容的2000倍，是锂 电池比功率的10倍。超级电容器在比能量和比功率两个性能参数上位于电池和传统电容 之间，循环寿命和充放电效率都远高于电池。基于电池作为动力的电动汽车特点锂离子等新型电池可以提供一个可靠的能量 储存方案，并且已经在很多领域中广泛使用。但是化学电池是通过电化学反应，产生法拉第 电荷转移来储存电荷的，使用寿命较短，并且受温度影响较大，同时大电流会直接影响这些 电池的寿命；在考虑寿命的情况下，电池的充电时间过长，影响了其大规模使用。因此，对于 要求长寿命、高可靠性的电动汽车用电源系统来说，这些基于化学反应的电池就显出种种 不足。基于超级电容器作为动力的电动汽车特点超级电容器的原理并非新技术，常见 的超级电容器大多是双电层结构，同电解电容器相比，这种超级电容器能量密度和功率密 度都非常高。同传统的电容器和二次电池相比，超级电容器储存电荷的能力比普通电容器 高，并具有充放电速度快、阻抗低、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、安 全性高等特点。超级电容器能提供快速的能量释放，满足高功率需求，因此在那些要求高可 靠性而对能量要求不高的场合中，超级电容器得到广泛的应用。作为电动汽车动力源，不仅要求高可靠性、高功率，而且对能量的要求极高，结合 上述两者的特点，采用电池/超级电容器的混合系统，可以极大的提高系统的可靠性和性 价比。然而目前尚无实用高效的这种复合电源供电的电动汽车电动机控制系统。研究在复合电源供电的情况下，直流无刷电动机控制系统的效率提升技术，提高 电动汽车电动机的运行效率对延长车辆的一次充电续驶里程有明显重要的意义。同时，由于提高运行效率有两种途径，其一是提高电动汽车牵引驱动状态时的效 率，其二是回收电动汽车处于制动状态时制动能量。单电池情况下，制动能量直接回馈给 电池，但是由于时间很短，一方面电池很难吸收瞬时能量，回馈能量的效率很低，另一方 面冲击脉冲对电池充电，影响电池的寿命；即使现在有些公司提出的尖峰吸收理论，也只能在理论上分析能够吸收16%左右的能量，实际效果如何没有实验数据。因而研制有效的制动状态时制动能量的快速交换技术也是电动汽车技术发展的一个重要方向。
技术实现思路
本技术为了解决现有电动汽车电动机控制系统中采用单电源动力存在的上 述不足以及电动机运行效率尚待提高的问题，而提出一种电动汽车及其控制系统。本技术是通过以下方案实现的上述的电动汽车，包括通过电讯号连接的动力电源、电动机和控制系统，所述动力 电源为电池和超级电容构成的复合电源，所述控制系统为数字化控制系统。所述的电动汽车，其中所述控制系统包括电源管控系统、电动机驱动系统、信号 采集及处理系统和核心控制系统，各部分通过CAN总线相互通讯；所述电源管控系统具有 电源模式转换模块、主控模块、电压采集模块、温度采集模块、电流测量模块及显示模块；所 述电源模式转换模块包括控制芯片、电池检测模块和超级电容检测模块；控制芯片获取电 池检测模块和超级电容检测模块的检测数据，结合电动机运行工况，实时控制电源供电模 式；所述电源管控系统通过主控模块获取电压采集模块、温度采集模块和电流测量模块的 数据信息，并将上述数据信息通过显示屏予以显示，形成一种分布式模块化的电池监控网 络，对动力电源进行过压/欠压、过流/短路、低温/高温的保护和双电源管理；所述电动机 驱动系统为基于多模式无源无损软开关技术的驱动系统，包括控制器、电动机转速检测模 块、驱动器电压检测模块和电流检测模块；所述信号采集与处理系统是对电动汽车在行驶 过程中不断地检测电动机的转速信号、位置信号、驱动器的输出电压信号、输出电流信号， 频率信号，并对信号进行前端处理，并将处理的信号经AD模块和总线接口传至核心控制系 统；所述核心控制系统为数字化系统，获取信号采集与处理系统发出的数据，分析处理并 发出信号驱动电动机驱动系统工作，发出控制指令给电源监控系统确定复合电源的供电模 式，同时判断是否工作于馈能模式。所述的电动汽车，其中所述电源管控系统对行使过程中的能量回馈状态下的充 电保护紧急制动时对超级电容进行充电，并同时由电压采集模块对电池进行电压检测，当 该超级电容电压高于电池时，由该电容对电池充电；正常制动时给电池充电，充电过程中电 压采集模块和电流测量模块检测电压和充电电流，并控制充电电流于适宜值。所述的电动汽车，其中所述动力电源在车辆起动时由超级电容供电，正常行驶时 由电池供电。上述的电动汽车的控制系统，包括电源管控系统、电动机驱动系统、信号采集及处 理系统和核心控制系统，各部分通过CAN总线相互通讯；所述电源管控系统具有电源模式 转换模块、主控模块、电压采集模块、温度采集模块、电流测量模块及显示模块；所述电动机 驱动系统为基于多模式无源无损软开关技术的驱动系统，包括控制器、电动机转速检测模 块、驱动器电压检测模块和电流检测模块；所述信号采集与处理系统是对电动汽车在行驶 过程中不断地检测电动机的转速信号、位置信号、驱动器的输出电压信号、输出电流信号， 频率信号，并对信号进行前端处理，并将处理的信号经AD模块和总线接口传至核心控制系 统；所述核心控制系统为数字化系统，获取信号采集与处理系统发出的数据，分析处理并发出信号驱动电动机驱动系统工作，发出控制指令给电源监控系统确定复合电源的供电模 式，同时判断是否工作于馈能模式。所述的电动汽车的控制系统，其中所述电源模式转换模块包括控制芯片、电池检 测模块和超级电容检测模块；控制芯片获取电池检测模块和超级电容检测模块的检测数 据，结合电动机运行工况，实时控制电源供电模式。所述的电动汽车的控制系统，其中所述电源模式转换模块在车辆起动时控制超 级电容供电，正常行驶时控制电池供电。所述的电动汽车的控制系统，其中所述电源管控系统通过主控模块获取电压采 集模块、温度采集模块和电流测量模块的数据信息，并将上述数据信息通过显示屏予以显 示，形成一种分布式模块化的电源管控网络，对动力电源进行过压/欠压、过流/短路、低温 /高温的保护和双电源管理。所述的电动汽车的控制系统，其中所述电源管控系统对动力电源的过度放电保 护过程为起动前，控制系统进行自检，判断动力电源的最低电压是否为安全电压并报警; 运行过程中，实时检测动力电源的电压和放电电流，保证电压在安全电压以上，同时限制放 电电流，在放电电流超过一定值即进行工作模式的切换。所述的电动汽车的控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．、一种电动汽车，包括通过电讯号连接的动力电源、电动机和控制系统，其特征在于：所述动力电源为电池和超级电容构成的复合电源，所述控制系统为数字化控制系统。

【技术特征摘要】
1.、一种电动汽车，包括通过电讯号连接的动力电源、电动机和控制系统，其特征在于 所述动力电源为电池和超级电容构成的复合电源，所述控制系统为数字化控制系统。2.如权利要求1所述的电动汽车，其特征在于所述控制系统包括电源管控系统、电动 机驱动系统、信号采集及处理系统和核心控制系统，各部分通过CAN总线相互通讯；所述电源管控系统具有电源模式转换模块、主控模块、电压采集模块、温度采集模块、 电流测量模块及显示模块；所述电源模式转换模块包括控制芯片、电池检测模块和超级电 容检测模块；控制芯片获取电池检测模块和超级电容检测模块的检测数据，结合电动机运 行工况，实时控制电源供电模式；所述电源管控系统通过主控模块获取电压采集模块、温度 采集模块和电流测量模块的数据信息，并将上述数据信息通过显示屏予以显示，形成一种 分布式模块化的电电源管控网络，对动力电源进行过压/欠压、过流/短路、低温/高温的 保护和双电源管理；所述电动机驱动系统为基于多模式无源无损软开关技术的驱动系统，包括控制器、电 动机转速检测模块、驱动器电压检测模块和电流检测模块；所述信号采集与处理系统是对电动汽车在行驶过程中不断地检测电动机的转速信号、 位置信号、驱动器的输出电压信号、输出电流信号，频率信号，并对信号进行前端处理，并将 处理的信号经AD模块和总线接口传至核心控制系统；所述核心控制系统为数字化系统，获取信号采集与处理系统发出的数据，分析处理并 发出信号驱动电动机驱动系统工作，发出控制指令给电源监控系统确定复合电源的供电模 式，同时判断是否工作于馈能模式。3.如权利要求2所述的电动汽车，其特征在于所述电源管控系统对行使过程中的能 量回馈状态下的充电保护紧急制动时对超级电容进行充电，并同时由电压采集模块对电池进行电压检测，当该 超级电容电压高于电池时，由该电容对电池充电；正常制动时给电池充电，充电过程中电压采集模块和电流测量模块检测电压和充电电 流，并控制充电电流于适宜值。4.如权利要求1所述的电动汽车，其特征在于所述动力电源在车辆起动时由超级电 容供电，正常行驶时由电池供电。5.用于如权利要求1所述的电动汽车的控制系统，其特征在于所述控制系统包括电 源管控系统、电动机驱动系统、信号采集及处理系统和核心控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彪，梅建伟，姜木霖，陈小伟，
申请(专利权)人：湖北泰戈电动汽车开发有限公司，湖北汽车工业学院，
类型：实用新型
国别省市：42