本發(fā)明屬于電動汽車復(fù)合儲能及能量分配技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)今，與傳動的汽車相比，電動汽車存在加速性能差，續(xù)駛里程短的問題，并且在較高的輸出功率的情況下，會縮短動力電池的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有電動汽車存在續(xù)駛里程短、加速性能差和電池使用壽命短的問題，提出了一種基于彈性儲能的電動汽車復(fù)合儲能系統(tǒng)及能量管理方法。

本發(fā)明所述的基于彈性儲能的電動汽車復(fù)合儲能系統(tǒng)，它包括復(fù)合儲能系統(tǒng)、鋰空氣電池組4、單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5、逆變器6、驅(qū)動電機7、整車控制器8和泄流裝置9；復(fù)合儲能系統(tǒng)包括彈性儲能器1、雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2和磷酸鐵鋰電池組3；

彈性儲能器1的直流電流輸入輸出端連接雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2一個電流輸入輸出端，雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2另一個電流輸入輸出端同時連接磷酸鐵鋰電池組3的充放電信號端、泄流裝置9的電流輸入端、逆變器6的直流端和單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5的電流輸出端；

單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5的電流輸入端連接鋰空氣電池組4的電流輸出端；

逆變器6的交流輸出端連接驅(qū)動電機7的電源端，驅(qū)動電機7驅(qū)動電動汽車的齒輪進行轉(zhuǎn)動；

整車控制器8的雙向dc/dc轉(zhuǎn)換控制信號輸出端連接雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2的控制信號輸入端，整車控制器8的電池組剩余電量信號輸入端連接雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2的電池組剩余電量信號輸出端；

整車控制器8的儲能器控制信號輸出端連接彈性儲能器1的開關(guān)控制信號輸入端，整車控制器8的儲能狀態(tài)信號輸入端連接彈性儲能器1的儲能狀態(tài)輸出端；

整車控制器8的逆變器轉(zhuǎn)換控制信號輸出端連接逆變器6的轉(zhuǎn)換控制信號輸入端；

整車控制器8的泄流控制信號輸出端連接泄流裝置9的泄流控制信號輸入端；整車控制器8的轉(zhuǎn)換開關(guān)控制輸出與鋰空氣電池剩余電量輸入端連接單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5的轉(zhuǎn)換控制輸入與剩余電量輸出端。

進一步地，彈性儲能器1包括制動機構(gòu)11、渦簧機構(gòu)12、離合器13和直流電機14；

渦簧機構(gòu)12與制動機構(gòu)11均套設(shè)在一根傳動軸上，所述傳動軸與直流電機14的輸出軸同軸連接，直流電機14的電源端連接雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2的一個電流信號輸入輸出端

進一步地，制動機構(gòu)11包括殼體、彈簧111、金屬棒112、電磁鐵113、棘爪114和棘輪115；

彈簧111的一端固定在殼體的側(cè)壁上，彈簧111的另一端與金屬棒112一端固定連接，金屬棒112設(shè)置在電磁鐵113與棘爪114之間，且電磁鐵113與金屬棒112之間設(shè)有空隙，且金屬棒112位于電磁鐵的磁場內(nèi)，棘爪114的前端卡設(shè)子棘輪115的齒內(nèi)，棘爪114的后端與殼體的側(cè)壁活動連接。

基于彈性儲能的電動汽車復(fù)合儲能系統(tǒng)的能量分配方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、采用車載傳感器采集電動汽車的車速、油門踏板的開度和制動踏板的開度，采用雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2采集磷酸鐵鋰電池組3的剩余電量，采用拉力傳感器采集彈性儲能器1的渦簧的拉力；

步驟二、整車控制器8判斷油門踏板開度是否大于0，若是，則整車控制器8根據(jù)電動汽車的車速和油門踏板的開度計算電動汽車的需求功率p，執(zhí)行步驟三；否則執(zhí)行步驟六；

步驟三、整車控制器8判斷電動汽車的需求功率p是否大于鋰空氣電池組4輸出的最大功率pl，若是，整車控制器8控制單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5、雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2和逆變器6同時開啟，使鋰空氣電池組4輸出最大輸出功率pl，彈性儲能器1輸出功率p-pl，鋰空氣電池組4與彈性儲能器1同時為驅(qū)動電機7提供輸出功率；返回執(zhí)行步驟一，否則，執(zhí)行步驟四；

步驟四、整車控制器8控制單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5和逆變器6同時開啟，使鋰空氣電池組4輸出功率p，為驅(qū)動電機7提供輸出功率；整車控制器8判斷拉力傳感器檢測的彈性儲能器1的渦簧的拉力f1是否小于渦簧拉力最大值fm的b％，若是，則執(zhí)行步驟五，否則，返回執(zhí)行步驟一；

步驟五、整車控制器8控制雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2開啟，磷酸鐵鋰電池組3向雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2輸出電流，直流電機14的輸出軸轉(zhuǎn)動為彈性儲能器1充電，直至彈性儲能器1的渦簧機構(gòu)12達到渦簧拉力最大值的b％，返回執(zhí)行步驟一；

步驟六、整車控制器8判斷制動踏板開度是否大于0，若是，則執(zhí)行步驟七，否則，返回執(zhí)行步驟一；

步驟七、整車控制器8判斷磷酸鐵鋰電池組3的剩余電量是否大于磷酸鐵鋰電池組3的電量最大閥值a，若是，整車控制器8控制逆變器6開啟，同時控制泄流裝置9的電力電子開關(guān)閉合，消耗掉回收制動的能量，返回步驟一；否則，整車控制器8控制逆變器6開啟，回收制動能量為磷酸鐵鋰電池組3充電至磷酸鐵鋰電池組3的電量最大閥值a，返回執(zhí)行步驟一。

本發(fā)明通過制定能量管理方法使電動汽車可以在不同的行駛工況下正常行駛，電源的能量得到合理的分配，提高了電動汽車的加速性，并延長電動汽車動力電池的使用壽命，增加了電動汽車的續(xù)駛里程。

附圖說明

圖1為本實發(fā)明所述的基于彈性儲能的電動汽車復(fù)合儲能系統(tǒng)結(jié)原理框圖；

圖2為具體實施方式二所述的彈性儲能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為具體實施方式三所述的制動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為具體實施方式四所述的基于彈性儲能的電動汽車復(fù)合儲能系統(tǒng)的能量分配方法的流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

具體實施方式一、結(jié)合圖1說明本實施方式，本實施方式所述的基于彈性儲能的電動汽車復(fù)合儲能系統(tǒng)，它包括復(fù)合儲能系統(tǒng)、鋰空氣電池組4、單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5、逆變器6、驅(qū)動電機7、整車控制器8和泄流裝置9；復(fù)合儲能系統(tǒng)包括彈性儲能器1、雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2和磷酸鐵鋰電池組3；

彈性儲能器1的直流電流輸入輸出端連接雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2一個電流輸入輸出端，雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2另一個電流輸入輸出端同時連接磷酸鐵鋰電池組3的充放電信號端、泄流裝置9的電流信號輸入端、逆變器6的直流信號端和單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5的電流信號輸出端；

單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5的電流信號輸入端連接鋰空氣電池組4的電流信號輸出端；

逆變器6的交流信號端連接驅(qū)動電機7的電源信號端，驅(qū)動電機7驅(qū)動電動汽車的齒輪進行轉(zhuǎn)動；

整車控制器8的雙向dc/dc轉(zhuǎn)換控制信號輸出端連接雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2的控制信號輸入端，整車控制器8的電池組剩余電量信號輸入端連接雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2的電池組剩余電量信號輸出端；

整車控制器8的儲能器控制信號輸出端連接彈性儲能器1的開關(guān)控制信號輸入端，整車控制器8的儲能狀態(tài)信號輸入端連接彈性儲能器1的儲能狀態(tài)輸出端；

整車控制器8的逆變器轉(zhuǎn)換控制信號輸出端連接逆變器6的轉(zhuǎn)換控制信號輸入端；

整車控制器8的泄流控制信號輸出端連接泄流裝置9的泄流控制信號輸入端；

整車控制器8的轉(zhuǎn)換開關(guān)控制輸出與鋰空氣電池剩余電量輸入端連接單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5的轉(zhuǎn)換控制輸入與剩余電量輸出端。

具體實施方式二、結(jié)合圖2說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式一所述的基于彈性儲能的電動汽車復(fù)合儲能系統(tǒng)的進一步說明，彈性儲能器1包括制動機構(gòu)11、渦簧機構(gòu)12離合器13和直流電機14；

渦簧機構(gòu)12與制動機構(gòu)11均套設(shè)在一根傳動軸上，所述傳動軸與直流電機14的輸出軸同軸連接，直流電機14的電源端連接雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2的一個電流信號輸入輸出端；直流電機14的輸出軸與所述傳動軸之間設(shè)有離合器13。

具體實施方式三、結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式二所述的基于彈性儲能的電動汽車復(fù)合儲能系統(tǒng)的進一步說明，制動機構(gòu)11包括殼體、彈簧111、金屬棒112、電磁鐵113、棘爪114和棘輪115；

彈簧111的一端固定在殼體的側(cè)壁上，彈簧111的另一端與金屬棒112一端固定連接，金屬棒112設(shè)置在電磁鐵113與棘爪114之間，且電磁鐵113與金屬棒112之間設(shè)有空隙，且金屬棒112位于電磁鐵的磁場內(nèi)，棘爪114的前端卡設(shè)子棘輪115的齒內(nèi)，棘爪114的后端與殼體的側(cè)壁活動連接。

具體實施方式四、結(jié)合圖4說明本實施方式，本實施方式所述的基于彈性儲能的電動汽車復(fù)合儲能系統(tǒng)的能量分配方法，該方法的具體步驟為：

步驟一、采用車載傳感器采集電動汽車的車速、油門踏板的開度和制動踏板的開度，采用雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2采集磷酸鐵鋰電池組3的剩余電量，采用拉力傳感器采集彈性儲能器1的渦簧的拉力；

步驟二、整車控制器8判斷油門踏板開度是否大于0，若是，則整車控制器8根據(jù)電動汽車的車速和油門踏板的開度計算電動汽車的需求功率p，執(zhí)行步驟三；否則執(zhí)行步驟六；

步驟三、整車控制器8判斷電動汽車的需求功率p是否大于鋰空氣電池組4輸出的最大功率pl，若是，整車控制器8控制單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5、雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2和逆變器6同時開啟，使鋰空氣電池組4輸出最大輸出功率pl，彈性儲能器1輸出功率p-pl，鋰空氣電池組4與彈性儲能器1同時為驅(qū)動電機7提供輸出功率；返回執(zhí)行步驟一，否則，執(zhí)行步驟四；

步驟四、整車控制器8控制單向dc/dc轉(zhuǎn)換器5和逆變器6同時開啟，使鋰空氣電池組4輸出功率p，為驅(qū)動電機7提供輸出功率；整車控制器8判斷拉力傳感器檢測的彈性儲能器1的渦簧的拉力f1是否小于渦簧拉力最大值fm的b％，若是，則執(zhí)行步驟五，否則，返回執(zhí)行步驟一；

步驟五、整車控制器8控制雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2開啟，磷酸鐵鋰電池組3向雙向dc/dc轉(zhuǎn)換器2輸出電流，直流電機14的輸出軸轉(zhuǎn)動為彈性儲能器1充電，直至彈性儲能器1的渦簧機構(gòu)12達到渦簧拉力最大值的b％，返回執(zhí)行步驟一；

步驟六、整車控制器8判斷制動踏板開度是否大于0，若是，則執(zhí)行步驟七，否則，返回執(zhí)行步驟一；

步驟七、整車控制器8判斷磷酸鐵鋰電池組3的剩余電量是否大于磷酸鐵鋰電池組3的電量最大閥值a，若是，整車控制器8控制逆變器6開啟，同時控制泄流裝置9的電力電子開關(guān)閉合，消耗掉回收制動的能量，返回步驟一；否則，整車控制器8控制逆變器6開啟，回收制動能量為磷酸鐵鋰電池組3充電至磷酸鐵鋰電池組3的電量最大閥值a，返回執(zhí)行步驟一。

具體實施方式五、本實施方式是對具體實施方式四所述的帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法的進一步限定，步驟七中的a為磷酸鐵鋰電池組(3)最大電量的80％。

具體實施方式六、本實施方式是對具體實施方式四所述的帶有彈性儲能器的電動汽車能量分配方法的進一步限定，步驟四和步驟五中的b的取值均為90。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，一體地連接，也可以是可拆卸連接；可以是兩個元件內(nèi)部的連通；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。