專利名稱:一種電電混合的供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電電混合的供電系統(tǒng)，包括并聯(lián)連接的主電源和輔助電源，與主電源串聯(lián)連接的主電源直流到直流變換單元M-DC/DC，與輔助電源串聯(lián)連接的輔助直流到直流變換單元S-DC/DC，以及連接于主電源和輔助電源之間的充電直流到直流變換單元C-DC/DC。本實(shí)用新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及相適應(yīng)的DC/DC變換形式滿足了電電混合的要求，具有更高的輸出功率、更高的能量利用效率和可靠性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。
【專利說(shuō)明】—種電電混合的供電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及動(dòng)力電池領(lǐng)域，具體是一種電電混合的供電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]單獨(dú)的大能量電池系統(tǒng)作為動(dòng)力源往往不能滿足系統(tǒng)的需要，如負(fù)載的瞬時(shí)功率變化、能量回收等，往往需要配合大功率二次電池(或超級(jí)電容)一起使用。電電混合性能主要的特性應(yīng)該是:①負(fù)載的適應(yīng)性、②能量利用效率。
[0003]公開(kāi)的專利號(hào)為CN203567571U的技術(shù)(其原理圖見(jiàn)圖1)，負(fù)載的動(dòng)力主要是主電源提供的，輔助電源只作為能量回收用途。其缺點(diǎn)是，如果主電源是燃料電池，則提供給負(fù)載的功率范圍較窄，很難滿足負(fù)載(例如電動(dòng)車輛)的需求，電池的輸出功率動(dòng)態(tài)特性較差。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電電混合的供電系統(tǒng)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及相適應(yīng)的DC/DC變換形式滿足了電電混合的要求，具有更高的輸出功率、更高的能量利用效率和可靠性，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0006]一種電電混合的供電系統(tǒng)，包括并聯(lián)連接的主電源和輔助電源，與主電源串聯(lián)連接的主電源直流到直流變換單元M-DC/DC，與輔助電源串聯(lián)連接的輔助直流到直流變換單元S-DC/DC，以及連接于主電源和輔助電源之間的充電直流到直流變換單元C-DC/DC。
[0007]所述的輔助電源由鋰離子電池、鉛酸電池或超級(jí)電容組成。
[0008]所述的主電源選用燃料電池或金屬燃料電池。
[0009]所述的輔助直流到直流變換單元S-DC/DC為雙向DC/DC。
[0010]電電混合的供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法的說(shuō)明:
[0011](I)、主電源2、輔助電源I的配電要求和說(shuō)明
[0012]輔助電源的功能主要是功率調(diào)整和短時(shí)供電，其能量來(lái)源是主電源，因此對(duì)輔助電源的要求是:能滿足輔助主電源的功率調(diào)整要求，如:主電源的額定功率為10KW，峰值功率為15KW，要求輔助電源的最大輸出功率為5KW，則電電混合后的電源系統(tǒng)的額定功率為10KW，峰值功率為20KW ;輔助能量的要求，主電源在啟動(dòng)延續(xù)期間、停止延續(xù)期間或工作過(guò)程中的一些狀態(tài)調(diào)整期間，往往輸出功率達(dá)不到額定功率值，此時(shí)需要輔助電源存儲(chǔ)的電能來(lái)補(bǔ)充這段時(shí)間的能量不足，如:主電源的能量為500AH，要求輔助電源的能量?jī)?chǔ)存能力為25AH，則系統(tǒng)的電源能量仍為500AH，而主電源在改變工況時(shí)，輔助電源有5% (即25AH)的系統(tǒng)電源能量和5KW的輸出功率用以補(bǔ)充主電源在狀態(tài)調(diào)整期間的能量需求。
[0013]主電源能在一個(gè)電源工作周期(即主電源從電源100%帶電到電源用盡)內(nèi)以設(shè)計(jì)的電電混合電源系統(tǒng)的額定電源功率和額定電源能量指標(biāo)提供能量輸出；具體體現(xiàn)為:能滿足電電混合電源系統(tǒng)的額定功率要求和峰值功率要求,如:要求主電源的額定功率為10KW，峰值功率為15KW，則電電混合后的電源系統(tǒng)的額定功率亦為10KW，峰值功率為15KW+輔助電源功率；能滿足電電混合電源系統(tǒng)的額定能量要求，如:電電混合電源系統(tǒng)要求額定能量為500AH，則主電源的額定能量應(yīng)為500AH (不考慮輔助電源的儲(chǔ)存能力)。
[0014](2)、電電混合系統(tǒng)內(nèi)3個(gè)直流到直流變換單元DC/DC的實(shí)現(xiàn)說(shuō)明:
[0015]因?yàn)橹麟娫匆竽茉谝粋€(gè)電源工作周期內(nèi)以電電混合電源系統(tǒng)的性能指標(biāo)提供額定能量輸出和額定功率輸出，所以與之相連接的主電源直流到直流變換單元M-DC/DC5的額定輸出功率和峰值輸出功率要與系統(tǒng)對(duì)主電源的功率要求相一致,且主電源的M-DC/DC5的長(zhǎng)時(shí)間工作耐久能力也要與主電源的使應(yīng)耐久能力相一致。
[0016]輔助直流到直流變換單元S-DC/DC3的性能要求是能把輔助電源所儲(chǔ)存的全部電能以最大的功率全部輸出出去的能力，這就要求S-DC/DC3在輔助電源的全電壓范圍內(nèi)都具有最大的功率輸出能力；假如輔助電源的最低電壓為200V，最高電壓為280V，則S-DC/DC3的輸入電壓工作范圍至少應(yīng)在200V到300V的范圍內(nèi)。S-DC/DC3的輸入電壓工作范圍在200V到300V的范圍內(nèi)時(shí)，其輸出最低功率要滿足電電混合系統(tǒng)對(duì)輔助電源峰值輸出功率的要求。輔助直流到直流變換單元S-DC/DC3具有雙向變換的目的是能吸收由于減負(fù)荷而形成的反電動(dòng)勢(shì)能量的吸收。
[0017]充電直流到直流變換單元C-DC/DC4滿足輔助電源的充電規(guī)律，例如，如果選擇鋰離子電池作為輔助電源，則充電規(guī)律應(yīng)滿足該鋰離子電池的充電曲線；滿足電電混合系統(tǒng)的充電規(guī)律，如滿足額定工作狀態(tài)下要求的輔助電源的SOC狀態(tài)范圍。假如輔助電源要求的SOC工作范圍是20%-90%，用這個(gè)SOC范圍控制直流到直流變換單元C-DC/DC4的充電范圍。
[0018]本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn):
[0019]( I )、能量較大的燃料電池(包括金屬燃料電池)，往往它們的動(dòng)態(tài)功率特性范圍較窄，本實(shí)用新型的電電混合系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了輔助電源能夠給負(fù)載提供較大的功率輸出變化范圍，有利于負(fù)荷的峰值功率調(diào)整、使主電源的功率能夠維持輸出較為穩(wěn)定的工作狀態(tài)；
[0020](2)、主電源在負(fù)載動(dòng)力匹配設(shè)計(jì)上是滿足負(fù)載的額定工況的，在這個(gè)額定工況下電源將有最大的能量利用效率。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了使主電源能夠輸出最大能量的目的；
[0021](3)、用不同的DC/DC具體形式匹配不同的電源配置，會(huì)使系統(tǒng)更加優(yōu)化。

【附圖說(shuō)明】

[0022]圖1是現(xiàn)有的電電混合電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是本實(shí)用新型電電混合的供電系統(tǒng)的原理圖。
[0024]圖3是本發(fā)明電電混合的供電系統(tǒng)實(shí)際控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D。

【具體實(shí)施方式】
[0025]見(jiàn)圖2，一種電電混合的供電系統(tǒng)，包括并聯(lián)連接的主電源2和輔助電源1，與主電源2串聯(lián)連接的主電源直流到直流變換單元M-DC/DC 5，與輔助電源I串聯(lián)連接的輔助直流到直流變換單元S-DC/DC 3，以及連接于主電源2和輔助電源I之間的充電直流到直流變換單元 C-DC/DC 4。
[0026]電電混合的供電系統(tǒng)的工作過(guò)程描述:
[0027](I)、如果電源連接的負(fù)荷功率小于主電源2的額定功率，主電源2通過(guò)直流到直流變換單元M-DC/DC5供電；
[0028](2)、如果電源連接的負(fù)荷功率大于主電源2的額定功率，主電源2通過(guò)M-DC/DC 5供電，輔助電源通過(guò)輔助直流到直流變換單元S-DC/DC 3供電；
[0029](3)、直流到直流變換單元M-DC/DC 5和輔助直流到直流變換單元S-DC/DC 3輸出的總功率等于連接負(fù)載7的消耗功率，直流到直流變換單元M-DC/DC 5和輔助直流到直流變換單元S-DC/DC的實(shí)際功率大小由控制系統(tǒng)6分配(見(jiàn)圖3)。
[0030](3)、如果輔助電源I的荷電狀態(tài)低于電電混合系統(tǒng)要求的最大值，充電直流到直流變換單元C-DC/DC 4即對(duì)輔助電源I進(jìn)行充電。
[0031]見(jiàn)圖3，主電源2的電池參量采集信號(hào)連接于控制系統(tǒng)6的SAMP2端口 602，輔助電源I的電池參量采集信號(hào)連接于控制系統(tǒng)6的SAMPl端口 601，輔助直流到直流變換單元S-DC/DC 3連接于端口 603的Cl端，直流到直流變換單元M-DC/DC 5連接于端口 603的C2端，充電直流到直流變換單元C-DC/DC 4連接于端口 603的C3端；主電源2、輔助電源1、直流到直流變換單元M-DC/DC 5、輔助直流到直流變換單元S-DC/DC 3、充電直流到直流變換單元C-DC/DC 4和控制系統(tǒng)6組成了電電混合的供電系統(tǒng)。
[0032]控制系統(tǒng)6的SAMPl端口和SAMP2端口，采集電池的參量信息，主要有單體電壓、電池箱分布溫度，這些參數(shù)用于對(duì)電電混合的供電系統(tǒng)的決策控制，決策控制主要指系統(tǒng)的輸出功率大小、主電源和輔助電源的功率輸出分配及對(duì)電源的保護(hù)策略等功能；控制系統(tǒng)6的端口 603主要完成控制系統(tǒng)6對(duì)3個(gè)DC/DC的控制管理、故障檢測(cè)及其它任務(wù)。
【權(quán)利要求】
1.一種電電混合的供電系統(tǒng)，包括并聯(lián)連接的主電源和輔助電源，其特征在于:還包括有與主電源串聯(lián)連接的主電源直流到直流變換單元M-DC/DC，與輔助電源串聯(lián)連接的輔助直流到直流變換單元S-DC/DC，以及連接于主電源和輔助電源之間的充電直流到直流變換單元C-DC/DC。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電電混合的供電系統(tǒng)，其特征在于:所述的輔助電源由鋰離子電池、鉛酸電池或超級(jí)電容組成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電電混合的供電系統(tǒng)，其特征在于:所述的主電源選用燃料電池或金屬燃料電池。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電電混合的供電系統(tǒng)，其特征在于:所述的輔助直流到直流變換單元S-DC/DC為雙向DC/DC。
【文檔編號(hào)】B60L11-18GK204279127SQ201420625163
【發(fā)明者】袁廷華 [申請(qǐng)人]合肥創(chuàng)源車輛控制技術(shù)有限公司