專利名稱：復(fù)合電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合電源，能夠用于新能源汽車。
背景技術(shù)：
超級電容器的相關(guān)研究以及近年來的大力發(fā)展順應(yīng)了人類對新型能源的需求，超級電容器是一種新型高功率儲能器件，相比電池，具有更大的功率密度值，相比傳統(tǒng)的靜電電容器，具有更高的能量密度；同時(shí)具有瞬間釋放特大電流特性，充放電效率高、循環(huán)壽命長、安全等優(yōu)異的性能，近年來被廣泛應(yīng)用于新能源行業(yè)，尤其是新能源汽車和風(fēng)電、光電儲輸領(lǐng)域。現(xiàn)有新能源車使用超級電容或者使用二次電池或者使用超級電容和電池并聯(lián)作為整車動力源或者輔助動力源。使用超級電容作為動力源或輔助動力源的新能源汽車，由于超級電容的比能量比電池低，整車電機(jī)又有一定的工作范圍要求，當(dāng)超級電容電壓低于電機(jī)啟動電壓時(shí)，超級電容中儲存的能量得不到利用而被浪費(fèi)，為了滿足整車能量需求又不得不增加電容數(shù)量，使整車成本增加；使用電池作為動力源或輔助動力源的新能源汽車，由于使用電池?cái)?shù)量眾多，電池的一致性、安全性、熱管理、壽命等得不到保證，不能得到廣泛的應(yīng)用；使用超級電容和電池并聯(lián)作為整車動力源或者輔助動力源的新能源汽車，雖然發(fā)揮了二者的優(yōu)勢，但二者的數(shù)量并沒有減少，安全性等仍然得不到保證，而且整車電源系統(tǒng)成本變得更高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種復(fù)合電源，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于電容放電電壓下降過快，儲存能量得不到充分利用，造成電源系統(tǒng)成本過高，以及電池使用量過多，導(dǎo)致的電源系統(tǒng)安全隱患變大和壽命縮短的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的方案是:一種復(fù)合電源，包括一個(gè)由超級電容串聯(lián)形成的超級電容組，一個(gè)二次電池或兩個(gè)以上二次電池串聯(lián)而成的二次電池組，一個(gè)二次電池組與所述超級電容組串聯(lián)；或者兩個(gè)以上的二次電池組并聯(lián)構(gòu)成的總二次電池組與所述超級電容組串聯(lián)。所述復(fù)合電源還包括電源管理系統(tǒng)，以及用于采集各單體超級電容電壓和單體二次電池電壓的采樣裝置，所述采樣裝置通訊連接所述電源管理系統(tǒng)。所述復(fù)合電源包括與所述二次電池組并聯(lián)的、為超級電容組單獨(dú)充電的充電支路，該充電支路上串設(shè)有單獨(dú)充電高壓繼電器，所述電源管理系統(tǒng)控制連接所述單獨(dú)充電高壓繼電器。所述每個(gè)二次電池組均串聯(lián)有對應(yīng)的控制高壓繼電器，所述電源管理系統(tǒng)控制連接所述控制高壓繼電器。所述采樣裝置通過CAN總線與電源管理系統(tǒng)通訊連接。本實(shí)用新型采用超級電容組與二次電池組串聯(lián)，在電源系統(tǒng)放電電壓達(dá)到電機(jī)啟動電壓下限時(shí)，使超級電容中的電量接近完全放出，提高超級電容的利用率，降低電源系統(tǒng)的成本，由于使用了超級電容減少了電池的使用量，提高了系統(tǒng)的安全性。電池與超級電容串聯(lián)使用，通過電源管理系統(tǒng)的管理可以使電池工作在最佳SOC區(qū)，延長了電池的使用壽命O二次電池可以但不局限于是鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池等，為了配合超級電容的功率特性，上述二次電池可以采用較大容量電池，也可以采用小容量電池并聯(lián)連接的方式。超級電容與電池串聯(lián)的復(fù)合電源較長時(shí)間不用時(shí)，由于超級電容自放電較大，超級電容中的電量與電池的荷電量可能不匹配，當(dāng)電源管理系統(tǒng)檢測到不匹配，整車對電源系統(tǒng)充電時(shí)，電源管理系統(tǒng)控制單獨(dú)充電高壓繼電器，切換充電電路，單獨(dú)對超級電容充電，超級電容電量達(dá)到要求時(shí)，切換電路，超級電容與電池一起工作，構(gòu)成復(fù)合電源。

圖1是實(shí)施例1的電路原理圖；圖2實(shí)施例2的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1如圖1所示的一種復(fù)合電源，包括一個(gè)由超級電容串聯(lián)形成的超級電容組和一個(gè)由二次電池串聯(lián)形成的二次電池組，二次電池組與超級電容組串聯(lián)。復(fù)合電源還包括電源管理系統(tǒng)，以及用于采集各單體超級電容和單體二次電池電壓的采樣裝置，采樣裝置與電源管理系統(tǒng)通過CAN總線通訊連接，電源管理系統(tǒng)不僅能夠監(jiān)控超級電容電壓、二次電池電壓，還能夠監(jiān)控溫度、S0C、電流等。二次電池組與一個(gè)充電支路并聯(lián)，該充電支路能夠旁路二次電池組，為超級電容組單獨(dú)充電，該充電支路上串設(shè)有一個(gè)單獨(dú)充電高壓繼電器。電源管理系統(tǒng)控制連接單獨(dú)充電高壓繼電器。復(fù)合電源的干路上也設(shè)有控制高壓繼電器，單獨(dú)充電高壓繼電器斷開、控制高壓繼電器吸合時(shí)，復(fù)合電源作為整體對外界放電或接受充電。下面結(jié)合汽車的各種工況說明復(fù)合電源的工作狀態(tài)。工況1:系統(tǒng)長期未使用、初次使用，電源管理系統(tǒng)通過內(nèi)部CAN線檢測到超級電容電壓組過低,二次電池組的SOC適中，電源管理系統(tǒng)發(fā)出充電請求，整車對復(fù)合電源充電，達(dá)到規(guī)定充電電壓后，電源管理系統(tǒng)發(fā)出停止充電請求，復(fù)合電源處于待用狀態(tài)；當(dāng)電源管理系統(tǒng)通過內(nèi)部CAN線檢測到二次電池組SOC處于控制上限而超級電容組電壓過低，電源管理系統(tǒng)控制控制高壓繼電器斷開，同時(shí)單獨(dú)充電高壓繼電器接通，發(fā)出充電請求，整車提供的充電能量僅提供給超級電容組，超級電容組電壓達(dá)到上限時(shí)，電源管理系統(tǒng)發(fā)出停止充電請求，復(fù)合電源處于待用狀態(tài)。工況2:整車啟動時(shí)，復(fù)合電源輸出電能驅(qū)動啟動電機(jī)，帶動發(fā)動機(jī)或主電機(jī)，使整車啟動。工況3:整車低速運(yùn)行時(shí)，復(fù)合電源驅(qū)動主電機(jī)，純電動狀態(tài)下使整車運(yùn)行，當(dāng)電源管理系統(tǒng)檢測到復(fù)合電源電壓低于設(shè)定下限時(shí)，發(fā)出充電請求，發(fā)動機(jī)啟動，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電為復(fù)合電源充電，復(fù)合電源電壓達(dá)到上限時(shí)停止充電，繼續(xù)由復(fù)合電源驅(qū)動整車。工況4:整車勻速運(yùn)行時(shí)，整車由發(fā)動機(jī)驅(qū)動，當(dāng)電源管理系統(tǒng)檢測到復(fù)合電源電壓偏低時(shí)，發(fā)出充電請求，發(fā)動機(jī)帶動充電機(jī)為整個(gè)復(fù)合電源充電，充電到合適電壓后，復(fù)合電源處于待用狀態(tài)。工況5:整車加速或爬坡運(yùn)行時(shí)，復(fù)合電源驅(qū)動主電機(jī)與發(fā)動機(jī)一起驅(qū)動整車加速或爬坡。工況6:整車減速或制動時(shí)，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能充入整個(gè)復(fù)合電源中，對能量進(jìn)行回收。實(shí)施例2如圖2，當(dāng)二次電池與超級電容的自放電率不匹配時(shí)，復(fù)合電源中可設(shè)置多個(gè)二次電池組，二次電池組并聯(lián)后與超級電容組串聯(lián)。每個(gè)二次電池組均串聯(lián)有對應(yīng)的控制高壓繼電器，各控制高壓繼電器均受控于電源管理系統(tǒng)。通過控制這些控制高壓繼電器的開閉組合方式，能夠?qū)崿F(xiàn)不同數(shù)量的二次電池組與超級電容組合；也有利于檢修，使檢修時(shí)可以單獨(dú)對某一組二次電池進(jìn)行，系統(tǒng)仍能供電。多個(gè)二次電池組并聯(lián)以提高二次電池的功率輸出特性，避免由于電流過大引起二次電池發(fā)熱和壽命縮短。作為其他實(shí)施方式，如果超級電容和二次電池之間不存在自放電差異，則復(fù)合電源可以不配備電源管理系統(tǒng)和由電源管理系統(tǒng)控制的高壓繼電器。
權(quán)利要求1.一種復(fù)合電源，其特征在于，包括一個(gè)由超級電容串聯(lián)形成的超級電容組，一個(gè)二次電池或兩個(gè)以上二次電池串聯(lián)而成的二次電池組，一個(gè)二次電池組與所述超級電容組串聯(lián)；或者兩個(gè)以上的二次電池組并聯(lián)構(gòu)成的總二次電池組與所述超級電容組串聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合電源，其特征在于，所述復(fù)合電源還包括電源管理系統(tǒng)，以及用于采集各單體超級電容電壓和單體二次電池電壓的采樣裝置，所述采樣裝置通訊連接所述電源管理系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合電源，其特征在于，所述復(fù)合電源包括與所述二次電池組并聯(lián)的、為超級電容組單獨(dú)充電的充電支路，該充電支路上串設(shè)有單獨(dú)充電高壓繼電器，所述電源管理系統(tǒng)控制連接所述單獨(dú)充電高壓繼電器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合電源，其特征在于，所述每個(gè)二次電池組均串聯(lián)有對應(yīng)的控制高壓繼電器，所述電源管理系統(tǒng)控制連接所述控制高壓繼電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合電源，其特征在于，所述采樣裝置通過CAN總線與電源管理系統(tǒng)通訊連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種復(fù)合電源，能夠用于新能源汽車。本實(shí)用新型采用超級電容組與二次電池組串聯(lián)，在電源系統(tǒng)放電電壓達(dá)到電機(jī)啟動電壓下限時(shí)，使超級電容中的電量接近完全放出，提高超級電容的利用率，降低電源系統(tǒng)的成本，由于使用了超級電容減少了電池的使用量，提高了系統(tǒng)的安全性。電池與超級電容串聯(lián)使用，通過電源管理系統(tǒng)的管理可以使電池工作在最佳SOC區(qū)，延長了電池的使用壽命。
文檔編號H02J7/00GK203157751SQ20132005488
公開日2013年8月28日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者李高鵬, 杜穎穎, 周時(shí)國, 左利鋒 申請人:鄭州宇通客車股份有限公司