車輛動(dòng)力系統(tǒng)及具有其的車輛的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及新能源汽車的動(dòng)力電池充放電技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種車輛動(dòng)力系統(tǒng)及具有其的車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]由于電動(dòng)汽車頻繁啟動(dòng)和停車，使得動(dòng)力電池組的放電過(guò)程變化很大。在正常行駛時(shí)，電動(dòng)汽車從動(dòng)力電池組中汲取的平均功率相當(dāng)?shù)?，而加速和爬坡時(shí)的峰值又相當(dāng)高。
[0003]超級(jí)電容組與車載動(dòng)力電池組并聯(lián)的方案理論上已較為成熟，主要存在的問(wèn)題是在車輛加速時(shí)，如果單純地由超級(jí)電容組供電，則有可能由于功率轉(zhuǎn)換器件或者電機(jī)的電壓輸入范圍有限，使得超級(jí)電容組存儲(chǔ)的電量不能完全放出，導(dǎo)致超級(jí)電容組利用率降低。另一方面，如果單純地以超級(jí)電容作為整車的主要供電電源，則由于超級(jí)電容自身能量密度低的缺點(diǎn)，顯然不能滿足目前電動(dòng)車對(duì)續(xù)航里程的要求。
[0004]在現(xiàn)有的電動(dòng)汽車電池技術(shù)條件下，動(dòng)力電池組必須在比能量和比功率以及比功率和循環(huán)壽命之間做出平衡，卻難以在一套能源系統(tǒng)上同時(shí)追求高比能量、高比功率和長(zhǎng)壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。
[0006]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種車輛動(dòng)力系統(tǒng)，該系統(tǒng)可減輕車輛在起步、加速或上坡時(shí)動(dòng)力電池的輸出功率負(fù)擔(dān)，提高動(dòng)力電池的使用壽命，在車輛制動(dòng)、下坡能量回饋時(shí)，通過(guò)超級(jí)電容高效地吸收更多的回饋能量，避免造成能量浪費(fèi)。
[0007]本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提出一種車輛。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的實(shí)施例提供了一種車輛動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，包括:動(dòng)力電池供電裝置，所述動(dòng)力電池供電裝置包括動(dòng)力電池組和轉(zhuǎn)換模塊；超級(jí)電容；電機(jī)裝置和與所述電機(jī)裝置相連的雙向DC-DC變換器；切換裝置，所述切換裝置與所述雙向DC-DC變換器、所述超級(jí)電容和所述動(dòng)力電池供電裝置相連；以及控制裝置，所述控制裝置用于根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)的工作狀態(tài)對(duì)所述切換裝置進(jìn)行控制，以使所述超級(jí)電容或所述動(dòng)力電池供電裝置單獨(dú)供電，或者所述超級(jí)電容和所述動(dòng)力電池供電裝置串聯(lián)進(jìn)行供電。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)，在車輛正常行駛時(shí)，控制裝置控制動(dòng)力電池供電裝置單獨(dú)供電，當(dāng)車輛加速或上坡時(shí)，控制裝置控制超級(jí)電容和動(dòng)力電池串聯(lián)進(jìn)行供電，從而可減輕動(dòng)力電池的輸出功率負(fù)擔(dān)，提高動(dòng)力電池的使用壽命。另外，該系統(tǒng)使用超級(jí)電容的數(shù)量少、利用率高，因此，成本較低。
[0010]本發(fā)明第二方面的實(shí)施例還提供了一種車輛，包括本發(fā)明上述實(shí)施例提出的車輛的動(dòng)力系統(tǒng)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛，在正常行駛時(shí)，控制裝置控制動(dòng)力電池供電裝置單獨(dú)供電，當(dāng)車輛加速或上坡時(shí)，控制裝置控制超級(jí)電容和動(dòng)力電池串聯(lián)進(jìn)行供電，從而可減輕動(dòng)力電池的輸出功率負(fù)擔(dān)，提高動(dòng)力電池的使用壽命。另外，該車輛使用超級(jí)電容的數(shù)量少、利用率高，因此，成本較低。
[0012]本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0013]本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0014]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)的實(shí)例原理圖；
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)的電源系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)圖；
[0017]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)在車輛正常行駛時(shí)的電氣原理圖；
[0018]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)在能量回饋準(zhǔn)備過(guò)程中的電氣原理圖；
[0019]圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)在能量回饋過(guò)程中的電氣原理圖；
[0020]圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)在車輛加速過(guò)程中的電器原理圖；
[0021]圖8是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)在超級(jí)電容發(fā)生故障時(shí)的能量回饋原理圖；
[0022]圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)的超級(jí)電容單獨(dú)供電時(shí)的原理圖；
[0023]圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)的超級(jí)電容通過(guò)雙向DC-DC變換器與動(dòng)力電池組串聯(lián)的電力原理圖；以及
[0024]圖11是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)的超級(jí)電容與動(dòng)力電池組串聯(lián)的電力原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0026]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個(gè)”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上，除非另有明確具體的限定。
[0027]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0028]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過(guò)它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0029]以下結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)及具有其的車輛。
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
[0031]如圖1所示,根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的車輛動(dòng)力系統(tǒng)100,包括:動(dòng)力電池供電裝置110、超級(jí)電容120、電機(jī)裝置130、雙向DC-DC變換器140、切換裝置150和控制裝置160。
[0032]具體而言，動(dòng)力電池供電裝置110包括動(dòng)力電池組111和轉(zhuǎn)換模塊112。在一些示例中，動(dòng)力電池組111設(shè)置在車輛上，用于為車輛提供動(dòng)力輸出以及為車上其他用電設(shè)備供電，并且可進(jìn)行反復(fù)充電。
[0033]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換模塊112用于動(dòng)力電池供電裝置110和超級(jí)電容120之間的連接變換及電路選通。結(jié)合圖2-10所示，轉(zhuǎn)換模塊112包括:第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第一開關(guān)(K2)和第二開關(guān)(K3)。
[0034]具體而言，如圖2-10所示，第一二極管Dl的陰極與動(dòng)力電池組111的一端相連，第一二極管Dl的陽(yáng)極與第二二極管D2的陰極相連，第二二極管D2的陽(yáng)極與動(dòng)力電池組111的另一端相連。第一開關(guān)K2與第一二極管Dl并聯(lián)。第二開關(guān)K3與第二二極管D2并聯(lián)，其中，第一開關(guān)K2和第二開關(guān)K3受控制裝置160的控制，控制裝置160通過(guò)第一開關(guān)K2和第二開關(guān)K3控制動(dòng)力電池供電裝置110的電流流向。
[0035]在一些示例中，超級(jí)電容120即為安裝在車輛上的儲(chǔ)能元件。
[0036]電機(jī)裝置130與雙向DC-DC變換器140相連。在一些示例中，電機(jī)裝置130例如包括電機(jī)和電機(jī)控制器，電機(jī)控制器將動(dòng)力電池組111和/或超級(jí)電容120提供的直流電轉(zhuǎn)換成三相交流電，以便給三相電機(jī)供電，從而可實(shí)現(xiàn)功率控制。雙向DC-DC變換器140主要用于在動(dòng)力電池組111和/或超級(jí)電容120放電過(guò)程中，將直流電壓范圍轉(zhuǎn)換成電機(jī)控制器所需的直流輸入電壓范圍，并且在能量回收過(guò)程中，將電機(jī)控制器反饋的直流電壓范圍轉(zhuǎn)換成動(dòng)力電池組111或超級(jí)電容120所需的直流輸入電壓范圍。
[0037]切換裝置150與雙向DC-DC變換器140、超級(jí)電容120和動(dòng)力電池供電裝置110相連。結(jié)合圖2-10所示，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，切換裝置150包括:第三開關(guān)(Kl)、第三二極管(D3)、第四開關(guān)(K4)和第五開關(guān)(K5)。
[0038]具體而言，第三開關(guān)Kl連接在第一二極管Dl的陰極與動(dòng)力電池組111的一端之間。第三二極管D3的陽(yáng)極與動(dòng)力電池供電裝置110相連，第三二極管D3的陰極與雙向DC-DC變換器140相連，第三二極管D3的陽(yáng)極與超級(jí)電容120的一端相連。第四開關(guān)K4的一端與超級(jí)電容120的另一端相連，第四開關(guān)K4的另一端與第三二極管D3的陰極相連。第五開關(guān)K5與第三二極管D3并聯(lián)。
[0039]控制裝置160用于根據(jù)動(dòng)力系統(tǒng)的工作狀態(tài)對(duì)切換裝置150進(jìn)行控制，以使超級(jí)電容1