專利名稱：包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種包含超級電容器的供電系統(tǒng)，尤其是涉及一種包括超級電容 器的電動汽車供電系統(tǒng)。
背景技術：
隨著技術的不斷發(fā)展，超級電容器的應用越來越廣泛。這種超級電容器不同于常 規(guī)電容器其具有一般為3 10Wh/kg高能量密度，高高循環(huán)性能以及高機械強度。特別 是，在電動汽車領域，使用超級電容器已經成為一種常規(guī)選擇，這種超級電容器主要用于電 動汽車的短期能量存儲器，而長期能量存儲器還是由蓄電池實現(xiàn)的。與諸如鉛酸蓄電池之類的電化學能量存儲器相比，超級電容器的缺點在于能量含 量相對較低，而這在很大程度決定了超級電容器的輸出電壓。在待機模式下工作時，還會發(fā) 生自放電。換言之，在使用超級電容器的電動汽車的電動機關閉時，超級電容器通過負載或 者通過超級電容器的補償電路緩慢放電。當輸出電壓下降至特定限度以下，這將對超級電 容器的工作性能，特別是對超級電容器在待機模式下的性能產生相當明顯不利的影響，更 有甚者可能會導致電容器完全失效。本實用新型中電動汽車待機是指電動汽車的電動機停 止轉動，然而系統(tǒng)的電路并未完全斷開的情況。針對這種情況，本實用新型的目的是對具有超級電容器的電動汽車的供電系統(tǒng)的 電壓進行調節(jié)，具體而言，是確保在電動汽車處于待機狀態(tài)時，超級電容器的電壓不至于降 得過低。這種電壓調節(jié)能夠確保超級電容器延長壽命并且在待機模式時穩(wěn)定地工作。
發(fā)明內容為了解決上述問題，本實用新型提供了一種包括超級電容器的電動汽車供電系 統(tǒng)。在本實用新型的方法中，額外設置了一個專門用于在汽車待機狀態(tài)下，保持超級電容器 電壓的鋰充電電池。由于鋰充電電池具有安全快速充電，允許溫度范圍寬，放電電流小、無 記憶效應、無環(huán)境污染等優(yōu)點，因此發(fā)明人認為選用鋰充電電池最為恰當。本實用新型中的 鋰充電電池也包括鋰離子充電電池。根據本實用新型的一個技術方案，提供了一種包括超級電容器的電動汽車供電系 統(tǒng)，其中，所述供電系統(tǒng)包括超級電容器，其在所述供電系統(tǒng)中的實際工作電壓小于其額定工作電壓，且用于 向具有高動態(tài)載荷量的負載供電；鋰充電電池，其與所述超級電容器相連，用于向所述超級電容器充電；蓄電池，其用于向具有高靜態(tài)載荷量的負載供電；充電單元，其與所述超級電容器、所述鋰 充電電池和所述蓄電池相連，用于通過外 部電源向所述超級電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池供電；監(jiān)控單元，其對所述超級電容器進行監(jiān)控；微處理器，其用于對所述供電系統(tǒng)中的組件進行控制。[0013]進一步地，本發(fā)明所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述蓄電池為 鎳氫電池活串聯(lián)起來的多個子鎳氫電池組。進一步地，本發(fā)明所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述充電單元 內設有交流變直流的整流器。進一步地，本發(fā)明所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述供電系統(tǒng) 還包括指令發(fā)生器，其與所述微處理器聯(lián)通，用于向所述微處理器發(fā)出一指令信號，要求 所述微處理器控制所述鋰充電電池向所述超級電容器充電。進一步地，本發(fā)明所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述指令信號 是響應遙控車輛開門信號而發(fā)生的。進一步地，本發(fā)明所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述鋰充電電 池所存儲的電量為所述蓄電池所存儲的電量的1/6 1/5。進一步地，本發(fā)明所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述超級電容 器為串聯(lián)起來的多個子超級電容器組。進一步地，本發(fā)明所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述蓄電池的 電壓介于330v 360v之間。本實用新型提供的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)在電動汽車待機的狀態(tài) 下，利用鋰充電電池單獨為超級電容器充電，確保了電壓的穩(wěn)定，并且避免了過電流的出 現(xiàn)，從而有效保護系統(tǒng)電路內的元器件。

圖1為根據本實用新型的一個實施方式的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng) 的結構示意圖；圖2為根據本實用新型的另一個實施方式的包括超級電容器的電動汽車供電系 統(tǒng)的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖，對本實用新型進行詳細的描述。如圖1和圖2所示，它們示出了包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng) 的電能由外部電源通過充電單元向電動機提供。電動機可能是交流電動機，這樣電動機提 供的是交流電，在這種情況下，交流電需要通過整流器轉換成直流電(如圖2所示)。同時， 充電單元還能夠向超級電容器供電、向鋰充電電池供電，向蓄電池供電，以及最終向各種負 載供電。連接至超級電容器的負載優(yōu)選地具有高動態(tài)負荷量，也就是峰值功率與平均功率 的比值高。例如，可以是起動電機、電力輔助轉向系統(tǒng)、電力制動或電力輔助渦輪增壓器等 等。相反，蓄電池優(yōu)選地向具有低動態(tài)負荷量的負載供電，也就是向具有高靜態(tài)負荷量的負 載供電。同時，由于超級電容器的瞬時功率可以達到比較大的值，因此超級電容器的負載通 常也是高能耗部件。負載與超級電容器以及與蓄電池的這種配置有利于蓄電池的預期壽命。這是因為 大多數電化學儲能裝置的有限壽命由能量產生總量決定，而最大能量產生總量很大程度上取決于充電電流的振幅。因此最小化蓄電池的負載峰值、放電電流以及能量產生總量是有 利的，可以降低系統(tǒng)的成本并最大化設備的壽命。這些有益效果是通過使蓄電池長時間用 于具有低能耗的負荷而實現(xiàn)的。相反，超級電容器的壽命很長，循環(huán)性好并且由低成本材料制造而成本低廉。為 此，超級電容器的每單位能量的價格非常低廉，從而它有利于用在高能耗的負載上。然而，本實用新型不僅對供電系統(tǒng)的結構進行了優(yōu)化，而且本實用新型設立了微 處理器和監(jiān)控單元以對電動汽車的待機模式進行了優(yōu)化。在待機模式下，必須確保當機動 車輛再次起動時，有足夠的電能對隨后開始運行的負載是有效的。而這正是通過本實用新 型所述的方法實現(xiàn)的。具體而言，圖1根據本實用新型的一個實施方式的包括超級電容器的電動汽車供 電系統(tǒng)的結構示意圖。圖1示出了一種包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，其中，所述供電系統(tǒng)包括超級電容器，其在所述供電系統(tǒng)中的實際工作電壓小于其額定工作電壓，且用于 向具有高動態(tài)載荷量的負載供電。也就是說，在這里最好選擇一個額定電壓略有余量的超 級電容器。鋰充電電池，其與所述超級電容器相連，用于向所述超級電容器充電；蓄電池，其用于向具有高靜態(tài)載荷量的負載供電。鋰充電電池事先已經在蓄電池 充電的時候，由充電單元充滿了，而在待機模式中的作用是向超級電容器供電。充電單元，其與所述超級電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池相連，用于通過外 部電源向所述超級電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池供電。監(jiān)控單元，其對所述超級電容器進行監(jiān)控。對超級電容器進行監(jiān)控，是為了了解超 級電容器的實時電壓，從而獲知是否需要啟動鋰充電電池對超級電容器充電。微處理器，其用于對所述供電系統(tǒng)中的組件進行控制。具體而言，微處理器是整個 供電系統(tǒng)的心臟，它可以根據監(jiān)測單元的監(jiān)測結果控制供電系統(tǒng)中各部件的斷開與閉合等 連接關系，以及各部件的操作狀態(tài)。例如，當監(jiān)控單元監(jiān)控到所述超級電容器的電壓低于預 定的值時，則通知微處理器，微處理器啟動鋰充電電池將超級電容器充電至額定工作電壓。 換言之，鋰充電電池將超級電容器的電壓保持在電壓預定值和額定工作電壓之間。本實用新型的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述蓄電池為鎳氫電池串 聯(lián)起來的多個子鎳氫電池組。鎳氫電池具有環(huán)境污染很低的特點，是最具有環(huán)保效果的電 池，與鋰電池進行比較它具有比較高的記憶效應和自我放電反應很高的特性。鎳氫電池同 時也比堿性電池釋放出更加強烈的輸出電流更加適合用于高耗電產品，因此鎳氫電池作為 混合動力汽車中的蓄電池。本實用新型的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述充電單元內設有交流 變直流的整流器。本實用新型的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述供電系統(tǒng)還包括指 令發(fā)生器，其與所述微處理器聯(lián)通，用于向所述微處理器發(fā)出一指令信號，要求所述微處理 器控制所述鋰充電電池向所述超級電容器充電。而在日常使用中，最為常見的指令信號就 是響應遙控車輛開門信號而發(fā)生的?；蛘呤窃谑褂谜叽蜷_車門的時候發(fā)生的。本實用新型的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述鋰充電電池所存儲的電量為所述蓄電池所存儲的電量的1/6 1/5。所述蓄電電池的主要作用是供電動汽車行駛，而鋰充電電池的主要作用是補充電動汽車供電系統(tǒng)中超級電容器的能量，因此在能量 的數量上會與蓄電池存在較大差別。 本實用新型的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述超級電容器為串聯(lián)起 來的多個子超級電容器組。本實用新型的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)中，所述蓄電池的電壓介于 330v 360v之間。盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中 所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領域，對于熟悉本領域的人員而言， 可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實 用新型并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權利要求一種包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述供電系統(tǒng)包括超級電容器，其在所述供電系統(tǒng)中的實際工作電壓小于其額定工作電壓，且用于向具有高動態(tài)載荷量的負載供電；鋰充電電池，其與所述超級電容器相連，用于向所述超級電容器充電；蓄電池，其用于向具有高靜態(tài)載荷量的負載供電；充電單元，其與所述超級電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池相連，用于通過外部電源向所述超級電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池供電；監(jiān)控單元，其對所述超級電容器進行監(jiān)控；微處理器，其用于對所述供電系統(tǒng)中的組件進行控制。
2.如權利要求1所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電 池為鎳氫電池串聯(lián)起來的多個子鎳氫電池組。
3.如權利要求1所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電 單元內設有交流變直流的整流器。
4.如權利要求1所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述供電 系統(tǒng)還包括指令發(fā)生器，其與所述微處理器聯(lián)通，用于向所述微處理器發(fā)出一指令信號，要求所述 微處理器控制所述鋰充電電池向所述超級電容器充電。
5.如權利要求4所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述指令 信號是響應遙控車輛開門信號而發(fā)生的。
6.如權利要求1所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述鋰充 電電池所存儲的電量為所述蓄電池所存儲的電量的1/6 1/5。
7.如權利要求1所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述超級 電容器為串聯(lián)起來的多個子超級電容器組。
8.如權利要求1所述的包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電 池的電壓介于330v 360v之間。
專利摘要本實用新型涉及一種包括超級電容器的電動汽車供電系統(tǒng)，包括超級電容器，其在供電系統(tǒng)中的實際工作電壓小于其額定工作電壓，且用于向具有高動態(tài)載荷量的負載供電；鋰充電電池，其與超級電容器相連，用于向超級電容器充電；蓄電池，其用于向具有高靜態(tài)載荷量的負載供電；充電單元，其與超級電容器、鋰充電電池和蓄電池相連，用于通過外部電源向超級電容器、鋰充電電池和蓄電池供電；監(jiān)控單元，其對超級電容器進行監(jiān)控；微處理器，其用于對供電系統(tǒng)中的組件進行控制。本實用新型的供電系統(tǒng)能夠在電動汽車處于待機模式時，保持超級電容器的電壓，提高啟動效率。
文檔編號H02J15/00GK201594767SQ200920261658
公開日2010年9月29日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者余祥懿, 楊國慶, 閻貴東 申請人:深圳市今朝時代新能源技術有限公司