本發(fā)明涉及一種用于混合動力汽車的新型電源系統(tǒng)及電路控制方法。

背景技術：

目前，能源問題日益凸顯，人們開始尋求新能源，以提高能源利用效率?；旌蟿恿ζ嚲哂懈咝?、節(jié)能和環(huán)保等特點，因此受到汽車行業(yè)人士的關注及重視。動力系統(tǒng)作為混合動力汽車的核心部件，提高動力電池的放電能量效率、延長動力電池的使用壽命以及提高制動能量的回收率是開發(fā)混合動力汽車高效運行的關鍵因素之一。

現(xiàn)有技術中，混合動力汽車采用超級電容器作為輔助啟動動力系統(tǒng)。超級電容器雖然能夠滿足汽車在起動、加速、爬坡時對高功率的需求，但其能量密度低，不能滿足大容量的電能存儲；且超級電容器自放電率高，長久放置電量為零。此外，現(xiàn)有技術中混合動力汽車動力系統(tǒng)的另一個缺陷在于沒有對超級電容組進行一個電源管理。由于超級電容器單體間存在容量偏差，漏電流偏差以及esr(equivalentseriesresistance，等效串聯(lián)電阻)的不一致，導致超級電容組中的電壓不均衡，從而降低模組的儲能效率。另外，過壓，過流以及過溫都會降低超級電容的壽命。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種混合動力汽車的新型電源系統(tǒng)及其電路控制方法，以解決超級電容器能量密度低，自放電率高的問題，且單體電壓均衡，能保證其安全、可靠的使用。

鋰離子電容器采用鋰離子電池和超級電容器混合結構，正極采用超級電容器正極材料，負極采用鋰離子電池負極材料。鋰離子電容器功率密度高，接近于超級電容器，因此具備大電流充電接受能力；能量密度是超級電容器的兩倍，循環(huán)壽命高達百萬余次。此外，鋰離子電容器自放電率低，常溫25℃放置3個月，電壓下降≤5％；具有寬使用溫度范圍(-30℃～70℃)的運行安全性、可靠性且免維護。

為解決上述技術問題，本發(fā)明首先公開了一種混合動力汽車的新型電源系統(tǒng)，

該電源系統(tǒng)包括通過通訊線束進行信號傳輸?shù)碾娙莶糠旨案邏翰糠?，所述電容部分主要包括鋰離子電容pack，一端連接在鋰離子電容pack正極端、另一端通過電流傳感器連接在鋰離子電容pack負極端的主控bms板，所述主控bms板還連接有從控bms板，從控bms板連接有從控繼電器，從控繼電器連接并控制風扇；

所述高壓部分包括控制正極充放電端口電路通斷的繼電器c，控制預充電端口電路通斷的繼電器d以及控制鋰離子電容pack負極端通斷的繼電器e，所述繼電器c和繼電器d還控制鋰離子電容pack的正極端通斷。

進一步地，所述鋰離子電容pack是由若干個鋰離子電容器模組串聯(lián)構成。

進一步地，在所述鋰離子電容器模組之間還連接有手動維修開關，用于維修時斷開電路，降低電路中的電壓。

進一步地，所述從控bms板包括從控bms板a和從控bms板b，所述從控繼電器包括繼電器a和繼電器b，所述風扇包括風扇a和風扇b，從控bms板a和從控bms板b分別連接繼電器a和繼電器b，繼電器a和繼電器b分別連接并控制風扇a和風扇b。

進一步地，所述高壓部分的正極端還設置有分別連接繼電器c和繼電器d的熔斷器c和熔斷器d，高壓部分的負極端還設置有連接繼電器e的熔斷器e。

本發(fā)明還公開一種用前述的混合動力汽車的新型電源系統(tǒng)的電路控制方法，

汽車啟動后，外電路給主控bms板供電，從控bms板a和從控bms板b分別從主控bms板取電，主、從控bms板正常工作，開始自檢：

(一)、如自檢過程電容部分運行正常，則

(1)、主控bms板將信號通過通訊線束傳輸給高壓部分的繼電器e，并控制繼電器e開關閉合，鋰離子電容pack的負極端連通；

(2)、隨后，繼電器d開關閉合，如檢測到外電路電壓正常，則鋰離子電容pack對外電路中的電機控制器進行預充電，至預充電完成，繼電器c開關閉合，同時繼電器d開關斷開，整個電源系統(tǒng)開始正常工作，電源系統(tǒng)與整車建立通訊機制，并將電壓、電流、溫度、絕緣性參數(shù)上傳給整車，鋰離子電容pack對整車進行供電，整車開始運行；先預充電再供電，可對整車運行起到保護作用。

如預充電過程中檢測到外電路電壓值異常，預充電失敗，主控bms板將異常信號反饋給整車；此時可主動采取檢修。

(3)、在整車運行過程中，

如運行過程中檢測到鋰離子電容pack溫度過高，繼電器a和繼電器b開關閉合，由繼電器a和繼電器b控制的風扇a和風扇b開始工作，以降低鋰離子電容pack溫度；

如運行過程中檢測到過流或者過壓信號，電源系統(tǒng)將信號反饋給整車，使整車做出禁止對鋰離子電源pack進行充電的響應；如整車沒有給出響應，繼電器c斷開；

如運行過程中檢測到欠壓信號，電源系統(tǒng)將信號反饋給整車，使整車做出禁止鋰離子電容pack進行放電的響應；如整車沒有給出響應，繼電器c斷開；

如運行過程中檢測到短路信號，電源系統(tǒng)將異常信號反饋給整車，并斷開繼電器c和繼電器e；

如運行過程中檢測到電源系統(tǒng)和整車漏電信號，電源系統(tǒng)將異常信號反饋給整車，并斷開繼電器c和繼電器e；

(二)、如自檢過程發(fā)生異常，主控bms板將異常信號反饋給整車，即bms報錯，整車不啟動。

本發(fā)明采用的鋰離子電容器，相對于超級電容器，具有高功率密度、寬溫度適應性、低自放電率以及較長循環(huán)壽命等優(yōu)點。同時本發(fā)明可實現(xiàn)對模組的管理，單體間電壓均衡，其電路控制系統(tǒng)使用安全、可靠，實現(xiàn)對混合動力汽車的啟動、能量回收。

附圖說明

圖1為混合動力汽車的電源系統(tǒng)的電路原理圖。

圖中標記：1-電容部分；1.1-鋰離子電容器模組；1.2-主控bms板；1.3-從控bms板a；1.4-從控bms板b；1.5-電流傳感器；1.6-繼電器a；1.7-繼電器b；1.8-風扇a；1.9-風扇b；1.10-手動維修開關；2-高壓部分；2.1-繼電器c；2.2-繼電器d；2.3-繼電器e；2.4-熔斷器c；2.5-熔斷器d；2.6-熔斷器e。

具體實施方式

下面結合實施例，更具體地闡述本發(fā)明的內(nèi)容。本發(fā)明的實施并不限于下面的實施例，對本發(fā)明所做的任何形式上的變通或改變都應在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

實施例1：

本發(fā)明所公開的混合動力汽車的新型電源系統(tǒng)，其電路圖如圖1所示，該電源系統(tǒng)主要包括電容部分1及高壓部分2，電容部分1及高壓部分2之間通過通訊線束進行信號傳輸。其中電容部分1主要包括為混合動力汽車供電的鋰離子電容pack，該鋰離子電容pack由若干個(本實施例采用7個)鋰離子電容模組1.1串聯(lián)構成，每個鋰離子電容器模組1.1由若干個(本實施例采用12個)鋰離子電容器單體串聯(lián)構成。

在鋰離子電容模組1.1串聯(lián)電路上設置有手動維修開關1.10，該手動維修開關1.10將若干個鋰離子電容器模組1.1分成了兩部分(本實施例中4個鋰離子電容模組1.1串聯(lián)后，加入一個手動維修開關1.10，用于連接或斷開其余3個串聯(lián)的鋰離子電容模組1.1)，維修時可斷開電路，降低電路中的電壓。

電容部分1還包括一端連接在鋰離子電容pack正極端、另一端通過電流傳感器1.5連接在鋰離子電容pack負極端的主控bms板1.2，所述主控bms板1.2還連接有從控bms板a1.3和從控bms板b1.4，從控bms板a1.3和從控bms板b1.4上分別連接有繼電器a1.6和繼電器b1.7，繼電器a1.6和繼電器b1.7分別連接并控制風扇a1.8和風扇b1.9。電流傳感器1.5用于檢測電路中的電流。

所述高壓部分2包括控制正極充放電端口電路通斷的繼電器c2.1，控制預充電端口電路通斷的繼電器d2.2以及控制鋰離子電容pack負極端通斷的繼電器e2.3。高壓部分2的正極端設置有熔斷器，包括分別連接繼電器c2.1和繼電器d2.2的熔斷器c2.4和熔斷器d2.5，繼電器c2.1和繼電器d2.2用于控制鋰離子電容pack的正極端通斷，高壓部分2的負極端設置有連接繼電器e2.3的熔斷器e2.6。

前述混合動力汽車的新型電源系統(tǒng)的電路控制方法如下：

汽車啟動后，外電路給主控bms板1.2供電，從控bms板a1.3和從控bms板b1.4分別從主控bms板1.2取電，主、從控bms板正常工作，開始自檢，自檢過程包括對鋰離子電容pack中的電壓、電流、溫度以及絕緣性的檢測：

(一)、如自檢過程電容部分運行正常，則

(1)、主控bms板1.2將信號通過通訊線束傳輸給高壓部分2的繼電器e2.3，并控制繼電器e2.3開關閉合，鋰離子電容pack的負極端連通；

(2)、隨后，繼電器d2.2開關閉合，如檢測到外電路電壓正常，則鋰離子電容pack對外電路中的電機控制器進行預充電，至預充電完成，電容部分1的繼電器c2.1開關閉合，同時繼電器d2.2開關斷開，整個電源系統(tǒng)開始正常工作，電源系統(tǒng)與整車建立通訊機制，并將電壓、電流、溫度、絕緣性參數(shù)上傳給整車，整車開始運行；

如預充電過程中檢測到外電路電壓值異常，預充電失敗，主控bms板1.2將異常信號反饋給整車；

(3)、在整車運行過程中，

如運行過程中檢測到鋰離子電容pack溫度過高，繼電器a1.6和繼電器b1.7開關閉合，由繼電器a1.6和繼電器b1.7控制的風扇a1.8和風扇b1.9開始工作，以降低鋰離子電容pack溫度；

如運行過程中檢測到過流或者過壓信號，電源系統(tǒng)將信號反饋給整車，使整車做出禁止對鋰離子電源pack進行充電的響應；如整車沒有給出響應，繼電器c2.1斷開；

如運行過程中檢測到欠壓信號，電源系統(tǒng)將信號反饋給整車，使整車做出禁止鋰離子電容pack進行放電的響應；如整車沒有給出響應，繼電器c2.1斷開；

如運行過程中檢測到短路信號，電源系統(tǒng)將異常信號反饋給整車，并斷開繼電器c2.1和繼電器e2.3；

如運行過程中檢測到電源系統(tǒng)和整車漏電信號，電源系統(tǒng)將異常信號反饋給整車，并斷開繼電器c2.1和繼電器e2.3；

(二)、如自檢過程發(fā)生異常，主控bms板1.2將異常信號反饋給整車。