專利名稱：一種純電動客車用主動控制式復(fù)合電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于純電動客車上的復(fù)合電源，更確切地說，本實用新型涉及一種純電動客車用主動控制式復(fù)合電源。
背景技術(shù)：
目前，在交通運輸領(lǐng)域，發(fā)展純電動汽車是一種解決能源匱乏和環(huán)境污染問題的有效途徑，但是車用電源動力不足的問題一直是制約純電動汽車的發(fā)展瓶頸，現(xiàn)階段主要存在兩種車用電源:單一蓄電池:其能量密度和功率密度遠未達到人們的期望指標(biāo)，使得純電動汽車的動力性、續(xù)駛里程等問題不能得到很好解決，影響了純電動汽車的大規(guī)模普及。直接并聯(lián)式復(fù)合電源:現(xiàn)有的復(fù)合電源大多數(shù)采用蓄電池與超級電容器直接并聯(lián)方式。該種復(fù)合電源結(jié)構(gòu)簡單，充放電過程無需控制，超級電容器依靠自身內(nèi)阻低的特性為蓄電池組充放電削峰填谷，但因為二者采用直接并聯(lián)方式，缺少大電流沖擊時電流的均衡與分配。而大電流沖擊過后，電量將在蓄電池和超級電容器之間重新分配，即兩電源之間存在多余的電流涌動，電流涌動將進一步增加系統(tǒng)熱損耗，使得復(fù)合電源效率低、能量損失較大。在現(xiàn)有的再生制動能量回收系統(tǒng)中，蓄電池組負(fù)責(zé)存儲回收的能量，但是在蓄電池組的再充電過程中，蓄電池電化學(xué)反應(yīng) 機理的特性決定了電能轉(zhuǎn)化并存儲的效率不高，進而導(dǎo)致整車?yán)m(xù)駛里程減少。為了減小驅(qū)動電機工作電流，降低熱量損耗，保護各零部件，純電動汽車用電電壓目前有向高壓方向發(fā)展的趨勢，在提供相同功率的同時可以減小工作電流，降低發(fā)熱損耗，并減少線路總重。但是對于蓄電池來說，高壓就意味著需要更多數(shù)量的電池模塊進行串聯(lián)，這將導(dǎo)致蓄電池組內(nèi)阻增大、一致性和穩(wěn)定性下降等問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了傳統(tǒng)車用電源不適合大電流充放電，能量利用率低、制動能量存儲效率低的問題，提供了一種純電動客車用的主動控制式復(fù)合電源。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的:所述的一種純電動客車用主動控制式復(fù)合電源由鋰離子蓄電池組、控制電路和超級電容器組成。所述的控制電路包括絕緣柵雙極型晶體管T、二極管D、電阻R1、電阻R2、電感線圈L、電流表Al、電流表A2，電壓表V、繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4。電感線圈L的一端同和絕緣柵雙極型晶體管T的正極與二極管D的正極電線連接，二極管負(fù)極同和繼電器SI與繼電器S2的I端口電線連接，繼電器SI的2端口與電阻Rl的一端電線連接，電阻Rl的另一端與電流表Al的正極電線連接，繼電器S2的2端口與電流表Al的正極電線連接，電流表Al的負(fù)極同和繼電器S3的I端口與繼電器S4的I端口電線連接，繼電器S3的2端口與電阻R2的一端電線連接，電阻R2的另一端和電流表A2的正極電線連接，繼電器S4的2端口與電流表A2的正極電線連接。鋰離子蓄電池組的正極與電感線圈L的另一端電線連接，鋰離子蓄電池組的負(fù)極同和絕緣柵雙極型晶體管T的負(fù)極與超級電容器的負(fù)極電線連接，超級電容器的正極與電流表Al的負(fù)極電線連接，電壓表V和超級電容器并聯(lián)。技術(shù)方案中所述的繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4結(jié)構(gòu)相同，繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4為常開式繼電器，每個繼電器都設(shè)置有g(shù)端口、m端口、I端口與2端口。技術(shù)方案中所述的繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4上的g端口和車載5V輔助電源正極電線連接，繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4上的m端口依次和型號為YP28TK24UQ的插頭的3號引腳、4號引腳、17號引腳與18號引腳電線連接。所述的電流表A2的負(fù)極和電機控制器的正極電線連接，鋰離子蓄電池組的負(fù)極與超級電容器的負(fù)極同和電機控制器的負(fù)極電線連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是:為了緩解現(xiàn)有純電動汽車動力性和經(jīng)濟性之間的矛盾，提出了一種純電動汽車用的具有高功率密度和高能量密度特點的新型儲能裝置及其控制方法。通過合理的匹配與控制，使用蓄電池組的使用壽命得以延長，同時還可以降低整車成本、提高整車制動能量回收效能，實現(xiàn)在滿足整車動力性的同時改善純電動汽車經(jīng)濟性的目的。相對于目前存在的單一蓄電池式電動客車，采用本實用新型中所述的主動控制式復(fù)合電源的純電動客車?yán)m(xù)駛里程得以延長，并且避免了復(fù)合電源中蓄電池與超級電容器之間不必要的能量流動，提高了電動客車的能量利用效率。在客車起步、急加速等`工況下需要的大電流，由超級電容器提供所需能量，充分發(fā)揮超級電容器適合大電流充放電的優(yōu)勢，并且保護蓄電池，延長蓄電池使用壽命。圖5-a至圖6列出了本實用新型中采用主動控制式復(fù)合電源以及現(xiàn)有技術(shù)中采用單一蓄電池和直接并聯(lián)式復(fù)合電源三種電源的電流、能量損耗對比情況。參閱圖5-a、圖5-b與圖5_c，圖中是分別使用三種電源的電動客車的三種電源各自的放電情況:參閱圖5-a，單一電池參數(shù)為:容量168Ah，內(nèi)阻0.23歐姆，標(biāo)稱電壓600V，工作電壓480-670V，放電過程能量損耗表現(xiàn)為內(nèi)阻損耗，充電過程能量損耗表現(xiàn)為內(nèi)阻損耗與充電損耗。單一電池的情況下，蓄電池的電流與負(fù)載需求電流相同，而車輛在行駛中進行加速、爬坡等需要大功率放電時，就勢必造成電池的大電流放電，嚴(yán)重影響電池壽命。參閱圖5_b，圖中為電池和電容直接并聯(lián)式充放電電流情況，其中電池參數(shù)為:容量168Ah,內(nèi)阻0.23歐姆，標(biāo)稱電壓600V,工作電壓480-670V,電容容量3000F (MaxwellBACP3000P270T05),內(nèi)阻0.29毫歐姆，節(jié)數(shù)270節(jié)，總內(nèi)阻0.0783歐姆，放電過程能量損耗表現(xiàn)為電池內(nèi)阻損耗和電容內(nèi)阻損耗，充電過程能量損耗表現(xiàn)為電池內(nèi)阻損耗、電容內(nèi)阻損耗、電池充電損耗與電容充電損耗。這種電源可以緩和蓄電池的大電流放電，但是蓄電池和超級電容器不必要的電流涌動，降低了電源效率。參閱圖5-c，電池參數(shù)為:容量300Ah，內(nèi)阻0.072歐姆，標(biāo)稱電壓336V，工作電壓300-438V,電容容量 3000F(Maxwell BACP3000P270T05),內(nèi)阻 0.29 毫歐姆，節(jié)數(shù) 270 節(jié)，總內(nèi)阻0.0783歐姆，放電過程能量損耗表現(xiàn)為電池內(nèi)阻損耗與電容內(nèi)阻損耗，充電過程能量損耗表現(xiàn)為電容內(nèi)阻損耗與電容充電損耗。在上述三種電源的負(fù)載損耗相同的情況下，通過電源充放電，記錄通過電容、電池及負(fù)載上的電流，然后計算負(fù)載上的能量損耗，估算它們之間的放電效能并進行對比，通過循環(huán)放電次數(shù)換算出效率提高百分比。通過公式:
權(quán)利要求1.一種純電動客車用主動控制式復(fù)合電源，其特征在于，所述的一種純電動客車用主動控制 式復(fù)合電源由鋰離子蓄電池組(10)、控制電路和超級電容器(8)組成； 所述的控制電路包括絕緣柵雙極型晶體管T、二極管D、電阻R1、電阻R2、電感線圈L、電流表Al、電流表A2，電壓表V、繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4 ； 電感線圈L的一端同和絕緣柵雙極型晶體管T的正極與二極管D的正極電線連接，二極管負(fù)極同和繼電器SI與繼電器S2的I端口電線連接，繼電器SI的2端口與電阻Rl的一端電線連接，電阻Rl的另一端與電流表Al的正極電線連接，繼電器S2的2端口與電流表Al的正極電線連接，電流表Al的負(fù)極同和繼電器S3的I端口與繼電器S4的I端口電線連接，繼電器S3的2端口與電阻R2的一端電線連接，電阻R2的另一端和電流表A2的正極電線連接，繼電器S4的2端口與電流表A2的正極電線連接； 鋰離子蓄電池組(10)的正極與電感線圈L的另一端電線連接，鋰離子蓄電池組(10)的負(fù)極同和絕緣柵雙極型晶體管T的負(fù)極與超級電容器(8)的負(fù)極電線連接，超級電容器(8)的正極與電流表Al的負(fù)極電線連接，電壓表V和超級電容器(8)并聯(lián)。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種純電動客車用主動控制式復(fù)合電源，其特征在于，所述的繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4結(jié)構(gòu)相同，繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4為常開式繼電器，每個繼電器都設(shè)置有g(shù)端口、m端口、I端口與2端口。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種純電動客車用主動控制式復(fù)合電源，其特征在于，所述的繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4上的g端口和車載5V輔助電源正極電線連接，繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4上的m端口依次和型號為YP28TK24UQ的插頭的3號引腳、4號引腳、17號引腳與18號引腳電線連接； 所述的電流表A2的負(fù)極和電機控制器的正極電線連接，鋰離子蓄電池組(10)的負(fù)極與超級電容器(8)的負(fù)極同和電機控制器的負(fù)極電線連接。
專利摘要本實用新型公開了一種純電動客車用主動控制式復(fù)合電源，旨在克服目前電動客車電源不宜大電流充放電與制動能量存儲效率低等問題。主動控制式復(fù)合電源由鋰離子蓄電池組、控制電路和超級電容器組成?？刂齐娐钒ń^緣柵雙極型晶體管T、二極管D、電阻R1、電感線圈L、電流表A1、電流表A2，電壓表V、繼電器S1、繼電器S2、繼電器S3與繼電器S4。電感線圈L一端同和絕緣柵雙極型晶體管T與二極管D正極連接，二極管負(fù)極同和繼電器S1與繼電器S2的1端口連接，鋰離子蓄電池組正極與電感線圈L另一端連接，鋰離子蓄電池組負(fù)極同和控制電路的絕緣柵雙極型晶體管T與超級電容器負(fù)極連接，超級電容器正極與控制電路的電流表A1負(fù)極連接。
文檔編號B60L11/18GK203142425SQ20132004683
公開日2013年8月21日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者于遠彬, 閔海濤, 趙忠民, 曲曉東, 張聰, 畢東陽 申請人:吉林大學(xué)