一種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng)，包括動(dòng)力電池、超級(jí)電容器、第一DC/DC變換器、發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組、AC/DC變換器、保護(hù)電阻、第二DC/DC變換器、電源系統(tǒng)母線、復(fù)合電源系統(tǒng)控制器；電源系統(tǒng)母線連接負(fù)載；發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組通過(guò)AC/DC變換器連接到電源系統(tǒng)母線上，動(dòng)力電池直接連接到電源系統(tǒng)母線上，超級(jí)電容器通過(guò)第一DC/DC變換器連接到電源系統(tǒng)母線上，保護(hù)電阻通過(guò)第二DC/DC變換器7連接到電源系統(tǒng)母線上，復(fù)合電源系統(tǒng)控制器輸出AC/DC變換器、第一DC/DC變換器和第二DC/DC變換器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組、超級(jí)電容器和保護(hù)電阻的控制。本發(fā)明提高了動(dòng)力電池壽命。
【專利說(shuō)明】—種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)車輛復(fù)合電源能量存儲(chǔ)裝置，使用動(dòng)力電池、超級(jí)電容和發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組構(gòu)成復(fù)合電源，通過(guò)復(fù)合電源控制器實(shí)現(xiàn)能量的合理分配。
【背景技術(shù)】
[0002]能源危機(jī)、環(huán)境污染引起了世界范圍內(nèi)的汽車動(dòng)力系統(tǒng)革命。為保護(hù)自然環(huán)境、節(jié)約不可再生能源、改善能源使用結(jié)構(gòu)，研發(fā)新能源動(dòng)力汽車勢(shì)在必行。在純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車研究高潮的推動(dòng)下，全球汽車行業(yè)正邁向“節(jié)能、減排”的時(shí)代。鑒于目前車載動(dòng)力電池的發(fā)展現(xiàn)狀，純電動(dòng)汽車的實(shí)用化還有很長(zhǎng)的路要走，車載動(dòng)力儲(chǔ)能裝置必將是未來(lái)清潔能源汽車的不可或缺的一部分，其性能的好壞直接影響整車的性能指標(biāo)和未來(lái)新能源汽車的發(fā)展走勢(shì)。 [0003]車載電源需要一個(gè)先進(jìn)的、結(jié)構(gòu)緊湊的、高能量密度的電能存儲(chǔ)系統(tǒng)來(lái)提供高能量和大功率，而目前單一類型的儲(chǔ)能裝置的特性都無(wú)法在經(jīng)濟(jì)性的條件下單獨(dú)滿足這種要求。目前使用的車載動(dòng)力電池和超級(jí)電容在整車的續(xù)駛里程表現(xiàn)上，均不能和傳統(tǒng)燃油汽車媲美。動(dòng)力電池和超級(jí)電容相比而言，動(dòng)力電池比能量較大，而比功率不足，超級(jí)電容比功率較大，但比能量不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決上述問(wèn)題，提出一種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng)，具有能量存儲(chǔ)量、比功率大，壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。
[0005]本發(fā)明的復(fù)合電源系統(tǒng)包括動(dòng)力電池、超級(jí)電容及其雙向DC/DC變換器、發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組及其雙向AC/DC變換器、保護(hù)電阻及其DC/DC變換器、復(fù)合電源系統(tǒng)控制器，以及復(fù)合電源系統(tǒng)母線組成。
[0006]發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組通過(guò)雙向AC/DC變換器連接到母線上，超級(jí)電容通過(guò)雙向DC/DC變換器連接到母線上，保護(hù)電阻通過(guò)DC/DC變換器連接到母線上，動(dòng)力電池直接連接到母線上。
[0007]本發(fā)明中，動(dòng)力電池作為主要儲(chǔ)能單元，始終與母線連接，向母線提供電流或從母線吸收電流；超級(jí)電容作為脈沖功率源，為母線提供峰值功率或從母線吸收制動(dòng)能量，減小母線電壓的波動(dòng)，使動(dòng)力電池工作狀態(tài)平緩穩(wěn)定，延長(zhǎng)動(dòng)力電池壽命；發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組作為后備儲(chǔ)能單元，當(dāng)動(dòng)力電池電量不足時(shí)啟動(dòng)，向母線提供能量，同時(shí)可為動(dòng)力電池充電，可以有效延長(zhǎng)電動(dòng)車輛的續(xù)駛里程。
[0008]復(fù)合電源系統(tǒng)可通過(guò)動(dòng)力電池和超級(jí)電容有效吸收電動(dòng)車輛的制動(dòng)能量，當(dāng)制動(dòng)能量超出當(dāng)前動(dòng)力電池和超級(jí)電容吸收能力時(shí)，復(fù)合電源系統(tǒng)控制器通過(guò)控制保護(hù)電阻DC/DC變換器啟動(dòng)保護(hù)電阻，吸收多余的制動(dòng)能量，以保護(hù)復(fù)合電源系統(tǒng)。
[0009]當(dāng)需要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組通過(guò)AC/DC變換器將復(fù)合電源系統(tǒng)母線上的直流電轉(zhuǎn)換為可使電機(jī)工作的交流電，此時(shí)電機(jī)處于電動(dòng)模式，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，帶動(dòng)電機(jī)工作在發(fā)電模式，通過(guò)AC/DC變換器向復(fù)合電源系統(tǒng)母線輸送電流。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011 ] 本發(fā)明的超級(jí)電容充放電速度快，可以承擔(dān)復(fù)合電源系統(tǒng)瞬時(shí)峰值充放電電荷，尤其合適在城市路況中車輛的頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)，同時(shí)使動(dòng)力電池的充放電電流平緩，提高了動(dòng)力電池的壽命。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組可以有效提高電源系統(tǒng)的容量，增加電動(dòng)車輛的續(xù)駛里程。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖中:
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng),包括動(dòng)力電池、超級(jí)電容器、第一 DC/DC變換器、發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組、AC/DC變換器、保護(hù)電阻、第二 DC/DC變換器、電源系統(tǒng)母線、復(fù)合電源系統(tǒng)控制器； 電源系統(tǒng)母線連接負(fù)載； 發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組通過(guò)AC/DC變換器連接到電源系統(tǒng)母線上，動(dòng)力電池直接連接到電源系統(tǒng)母線上，超級(jí)電容器通過(guò)第一 DC/DC變換器連接到電源系統(tǒng)母線上，保護(hù)電阻通過(guò)第二 DC/DC變換器7連接到電源系統(tǒng)母線上，復(fù)合電源系統(tǒng)控制器輸出AC/DC變換器、第一DC/DC變換器和第二 DC/DC變換器的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組、超級(jí)電容器和保護(hù)電阻的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng)，所述的動(dòng)力電池由若干個(gè)磷酸鐵鋰電池單體串聯(lián)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng)，所述的超級(jí)電容器由若干個(gè)個(gè)超級(jí)電容單體串聯(lián)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組包括發(fā)動(dòng)機(jī)、增速箱、交流發(fā)電機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)增速箱連接交流發(fā)電機(jī)，交流發(fā)電機(jī)連接AC/DC變換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng)，所述的發(fā)動(dòng)機(jī)采用汽油內(nèi)燃機(jī)或者柴油內(nèi)燃機(jī)，發(fā)電機(jī)為開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)或永磁同步電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電動(dòng)汽車用復(fù)合電源系統(tǒng)，所述的復(fù)合電源系統(tǒng)控制器在電動(dòng)車輛啟動(dòng)后，首先判斷動(dòng)力電池的電量，若其大于門限值，不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組，反之啟動(dòng)；其后判斷超級(jí)電容的荷電狀態(tài)，當(dāng)期低于門限值時(shí)，通過(guò)控制第一 DC/DC變換器使復(fù)合電源系統(tǒng)優(yōu)先向超級(jí)電容充電；車輛運(yùn)行時(shí)，由動(dòng)力電池為車輛提供平均功率，當(dāng)復(fù)合電源控制器得到的電源系統(tǒng)需求功率增大，根據(jù)超級(jí)電容的荷電狀態(tài)，若其大于門限值，則通過(guò)控制第一 DC/DC變換器啟動(dòng)超級(jí)電容，使超級(jí)電容為車輛提供峰值功率；當(dāng)復(fù)合電源控制器檢測(cè)到動(dòng)力電池電量小于門限值時(shí)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組:復(fù)合電源控制器通過(guò)控制AC/DC變換器，將復(fù)合電源系統(tǒng)母線上的直流電轉(zhuǎn)換為可使電機(jī)工作的交流電，此時(shí)電機(jī)處于電動(dòng)模式，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，帶動(dòng)電機(jī)工作在發(fā)電模式，通過(guò)AC/DC變換器向復(fù)合電源系統(tǒng)母線輸送電流，為動(dòng)力電池充電，直至動(dòng)力電池電量大于門限制關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)組；當(dāng)電動(dòng)車輛產(chǎn)生制動(dòng)能量時(shí)，復(fù)合電源控制器根據(jù)超級(jí)電容和動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)，優(yōu)先為超級(jí)電容充電，當(dāng)制動(dòng)能量大于當(dāng)前超級(jí)電容和動(dòng)力電池I的吸收能力時(shí)，通過(guò)控制保護(hù)電阻DC/DC變換器啟動(dòng)保護(hù)電阻，使保護(hù)電阻吸收一部分制動(dòng)能量，以保護(hù)復(fù)合電源系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】B60L11/12GK104015626SQ201410234418
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】楊世春, 王銳, 李明, 胡林, 許璐璐, 緱文莊 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)