一種負(fù)載隔離式混合純電驅(qū)動(dòng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于能源動(dòng)力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種負(fù)載隔離式混合純電驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)新型的三端口功率電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池三者的完全解耦、隔離。
【背景技術(shù)】
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[0002]串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)三種油電混合動(dòng)力的根本目的通過(guò)對(duì)車輛動(dòng)力需求的重新分配，優(yōu)化配置不同能量供給裝置的工作狀態(tài)，使得每一種能量供給裝置都可以盡可能工作在自己最為適合的工況，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或能量輸出的效率、排放、壽命、成本、可靠性等性能的優(yōu)化。實(shí)踐證明，通過(guò)采用油電混合動(dòng)力技術(shù)的車輛動(dòng)力需求的重新分配設(shè)計(jì)，發(fā)動(dòng)機(jī)被控制在最為適合的穩(wěn)態(tài)工況，使得發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率明顯提高，功率配置成本明顯降低。
[0003]目前，電動(dòng)汽車的電池系統(tǒng)主要采用鋰電池，雖然鋰電池在適應(yīng)車輛行駛的動(dòng)態(tài)動(dòng)力需求的能力上，明顯優(yōu)于發(fā)動(dòng)機(jī)，但是目前常用的整體電池組的結(jié)構(gòu)還是存在不足，主要體現(xiàn)在電池組設(shè)計(jì)的成本，壽命、容量等參數(shù)的相互矛盾上，不管是混合動(dòng)力汽車，還是純純電動(dòng)汽車，電池組需要承擔(dān)車輛動(dòng)力需求的動(dòng)態(tài)部分，這就使得為驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接提供能量的電池組經(jīng)常工作在大幅度的動(dòng)態(tài)變換工況?，F(xiàn)有的單一整體電池組設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中的電池必須滿足這種動(dòng)態(tài)動(dòng)力需求，而且對(duì)于鋰電池同樣存在一個(gè)最優(yōu)工況的問(wèn)題。動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池的設(shè)計(jì)原則直接影響電池的成本、壽命，動(dòng)力電池在滿足動(dòng)態(tài)功率需求的情況下，犧牲的是成本、壽命。儲(chǔ)能電池在單位能量密度、壽命、成本方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，但是無(wú)法提供動(dòng)態(tài)功率。從成本方面來(lái)看，儲(chǔ)能電池與動(dòng)力電池的成本相差50%到1倍，如果將電動(dòng)汽車的鋰電池組也采用混合結(jié)構(gòu)，理論上可以在滿足動(dòng)力需求、續(xù)駛里程的條件下，大幅度降低電池組成本，有效延長(zhǎng)電池組壽命。實(shí)際的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，整體電池組的裝車實(shí)際使用壽命均明顯低于電芯的臺(tái)架試驗(yàn)壽命，其主要原因是電池組在裝車環(huán)境下，其工作狀態(tài)的匹配不合理，混合儲(chǔ)能的結(jié)構(gòu)前人已做過(guò)多種結(jié)構(gòu)方案，包括鋰電池+超級(jí)電容、鉛酸電池+超級(jí)電容、鋰電池+鉛酸電池，但大多采用兩種儲(chǔ)能裝置直接并聯(lián)的方式，而實(shí)踐證明，直接并聯(lián)很難達(dá)到理想的效果，這是由于直接并聯(lián)導(dǎo)致兩者的電壓平臺(tái)始終保持一致，無(wú)法從根本上實(shí)現(xiàn)兩者的工作狀態(tài)解耦，從而不能完全實(shí)現(xiàn)兩者工況的同時(shí)最優(yōu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)提供一種負(fù)載隔離式混合純電驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)新型的三端口功率電路結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池三者的完全解耦、隔離，其中動(dòng)力電池提供全部動(dòng)態(tài)功率需求，滿足車輛動(dòng)力性能，儲(chǔ)能電池提供穩(wěn)態(tài)能量需求，滿足車輛行駛里程要求。發(fā)動(dòng)機(jī)提供長(zhǎng)途能量需求。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括電機(jī)、動(dòng)力電池、第一三端口電能分配器、第二三端口電能分配器、第三三端口電能分配器、發(fā)電機(jī)組、第一儲(chǔ)能電池和第二儲(chǔ)能電池；電機(jī)與動(dòng)力電池連接，動(dòng)力電池通過(guò)第一三端口電能分配器與發(fā)電機(jī)組相連接，第一三端口電能分配器與第二三端口電能分配器連接，第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器連接，第一儲(chǔ)能電池依次通過(guò)第二三端口電能分配器和第一三端口電能分配器與動(dòng)力電池相連，第二儲(chǔ)能電池依次通過(guò)第三三端口電能分配器和第二三端口電能分配器與第一儲(chǔ)能電池相連。
[0006]本發(fā)明所述動(dòng)力電池采用動(dòng)力鋰電池、超級(jí)電容或者鉛酸電池，第一儲(chǔ)能電池和第二儲(chǔ)能電池采用儲(chǔ)能型鋰電池或循環(huán)電池，發(fā)電機(jī)組采用內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組燃料電池發(fā)電，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)用。
[0007]本發(fā)明所述負(fù)載隔離式混合純電驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述電機(jī)作電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出時(shí)，電機(jī)的輸出能量由動(dòng)力電池提供，此時(shí)發(fā)電機(jī)組有恒定輸出功率工況和停機(jī)工況兩個(gè)工況，發(fā)電機(jī)組處于恒定功率工況時(shí)，其輸出的電能通過(guò)第一三端口電能分配器、第二三端口電能分配器、第三三端口電能分配器同時(shí)給動(dòng)力電池、第一儲(chǔ)能電池和第二儲(chǔ)能電池供電，或單獨(dú)通過(guò)相應(yīng)的三端口電能分配器給其中之一或者之二供電，其中儲(chǔ)能電池通過(guò)第二三端口電能分配器和第一三端口電能分配器給動(dòng)力電池供電，通過(guò)第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給第二儲(chǔ)能電池供電；第二儲(chǔ)能電池通過(guò)第一三端口電能分配器、第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給動(dòng)力電池供電，通過(guò)第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給儲(chǔ)能電池供電；制動(dòng)能回收時(shí)，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，電機(jī)發(fā)出的電能直接回饋到動(dòng)力電池中，動(dòng)力電池中的電能通過(guò)第一三端口電能分配器、第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給儲(chǔ)能電池供電，或通過(guò)第一三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給儲(chǔ)能電池供電，由此實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能的回收再利用。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性高，在開(kāi)關(guān)管出現(xiàn)如何故障時(shí)，不會(huì)造成兩組電池直連或失控，而且沒(méi)有隔離變壓器，效率高，成本低，所用電壓平臺(tái)匹配靈活，四象限工作，能滿足各種組合需求，動(dòng)力電池組的容量可以降低90%，儲(chǔ)能電池組穩(wěn)態(tài)工作，壽命長(zhǎng)，便于管理，應(yīng)用范圍廣。
【附圖說(shuō)明】
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[0009]圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0010]下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0011]實(shí)施例:
[0012]本實(shí)施例所述的負(fù)載隔離式混合純電驅(qū)動(dòng)裝置的主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括電機(jī)
1、動(dòng)力電池2、第一三端口電能分配器31、第二三端口電能分配器32、第三三端口電能分配器33、發(fā)電機(jī)組4、第一儲(chǔ)能電池51和第二儲(chǔ)能電池52 ;電機(jī)1與動(dòng)力電池2連接，動(dòng)力電池2通過(guò)第一三端口電能分配器31與發(fā)電機(jī)組4相連接，第一三端口電能分配器31與第二三端口電能分配器32連接，第二三端口電能分配器32和第三三端口電能分配器33連接，第一儲(chǔ)能電池51依次通過(guò)第二三端口電能分配器32和第一三端口電能分配器31與動(dòng)力電池2相連，第二儲(chǔ)能電池52依次通過(guò)第三三端口電能分配器33和第二三端口電能分配器32與第一儲(chǔ)能電池51相連。
[0013]本實(shí)施例所述動(dòng)力電池2采用動(dòng)力鋰電池、超級(jí)電容或者鉛酸電池，第一儲(chǔ)能電池51和第二儲(chǔ)能電池52采用儲(chǔ)能型鋰電池或循環(huán)電池，發(fā)電機(jī)組4采用內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組或燃料電池發(fā)電，電機(jī)1作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)用。
[0014]本實(shí)施例所述電機(jī)1作電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出時(shí)，電機(jī)1的輸出能量由動(dòng)力電池2提供，此時(shí)發(fā)電機(jī)組4有恒定輸出功率工況和停機(jī)工況兩個(gè)工況，發(fā)電機(jī)組4處于恒定功率工況時(shí)，其輸出的電能通過(guò)第一三端口電能分配器31、第二三端口電能分配器32、第三三端口電能分配器33同時(shí)給動(dòng)力電池2、第一儲(chǔ)能電池51和第二儲(chǔ)能電池52供電，或單獨(dú)通過(guò)相應(yīng)的三端口電能分配器給其中之一或者之二供電，其中儲(chǔ)能電池51通過(guò)第二三端口電能分配器32和第一三端口電能分配器31給動(dòng)力電池2供電，通過(guò)第二三端口電能分配器32、第三三端口電能分配器33給第二儲(chǔ)能電池52供電；第二儲(chǔ)能電池52通過(guò)第一三端口電能分配器31、第二三端口電能分配器32和第三三端口電能分配器33給動(dòng)力電池2供電，通過(guò)第二三端口電能分配器32和第三三端口電能分配器33給儲(chǔ)能電池51供電；制動(dòng)能回收時(shí)，電機(jī)1作為發(fā)電機(jī)使用，電機(jī)1發(fā)出的電能直接回饋到動(dòng)力電池2中，動(dòng)力電池2中的電能通過(guò)第一三端口電能分配器31、第二三端口電能分配器32和第三三端口電能分配器33給儲(chǔ)能電池52供電，或通過(guò)第一三端口電能分配器31和第三三端口電能分配器32給儲(chǔ)能電池51供電，由此實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能的回收再利用。
[0015]本實(shí)施例可根據(jù)實(shí)際需要增加三端口電能分配器和儲(chǔ)能電池。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種負(fù)載隔離式混合純電驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于主體結(jié)構(gòu)包括電機(jī)、動(dòng)力電池、第一三端口電能分配器、第二三端口電能分配器、第三三端口電能分配器、發(fā)電機(jī)組、第一儲(chǔ)能電池和第二儲(chǔ)能電池；電機(jī)與動(dòng)力電池連接，動(dòng)力電池通過(guò)第一三端口電能分配器與發(fā)電機(jī)組相連接，第一三端口電能分配器與第二三端口電能分配器連接，第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器連接，第一儲(chǔ)能電池依次通過(guò)第二三端口電能分配器和第一三端口電能分配器與動(dòng)力電池相連，第二儲(chǔ)能電池依次通過(guò)第三三端口電能分配器和第二三端口電能分配器與第一儲(chǔ)能電池相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述負(fù)載隔離式混合純電驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述動(dòng)力電池采用動(dòng)力鋰電池、超級(jí)電容或者鉛酸電池，第一儲(chǔ)能電池和第二儲(chǔ)能電池采用儲(chǔ)能型鋰電池或循環(huán)電池，發(fā)電機(jī)組采用內(nèi)燃發(fā)電機(jī)組燃料電池發(fā)電，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)用。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述負(fù)載隔離式混合純電驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述電機(jī)作電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力輸出時(shí)，電機(jī)的輸出能量由動(dòng)力電池提供，此時(shí)發(fā)電機(jī)組有恒定輸出功率工況和停機(jī)工況兩個(gè)工況，發(fā)電機(jī)組處于恒定功率工況時(shí)，其輸出的電能通過(guò)第一三端口電能分配器、第二三端口電能分配器、第三三端口電能分配器同時(shí)給動(dòng)力電池、第一儲(chǔ)能電池和第二儲(chǔ)能電池供電，或單獨(dú)通過(guò)相應(yīng)的三端口電能分配器給其中之一或者之二供電，其中儲(chǔ)能電池通過(guò)第二三端口電能分配器和第一三端口電能分配器給動(dòng)力電池供電，通過(guò)第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給第二儲(chǔ)能電池供電；第二儲(chǔ)能電池通過(guò)第一三端口電能分配器、第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給動(dòng)力電池供電，通過(guò)第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給儲(chǔ)能電池供電；制動(dòng)能回收時(shí)，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，電機(jī)發(fā)出的電能直接回饋到動(dòng)力電池中，動(dòng)力電池中的電能通過(guò)第一三端口電能分配器、第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給儲(chǔ)能電池供電，或通過(guò)第一三端口電能分配器和第三三端口電能分配器給儲(chǔ)能電池供電，由此實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能的回收再利用。
【專利摘要】本發(fā)明屬于能源動(dòng)力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種負(fù)載隔離式混合純電驅(qū)動(dòng)裝置，電機(jī)與動(dòng)力電池連接，動(dòng)力電池通過(guò)第一三端口電能分配器與發(fā)電機(jī)組相連接，第一三端口電能分配器與第二三端口電能分配器連接，第二三端口電能分配器和第三三端口電能分配器連接，第一儲(chǔ)能電池依次通過(guò)第二三端口電能分配器和第一三端口電能分配器與動(dòng)力電池相連，第二儲(chǔ)能電池依次通過(guò)第三三端口電能分配器和第二三端口電能分配器與第一儲(chǔ)能電池相連；其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全性高，效率高，成本低，壽命長(zhǎng)，便于管理，應(yīng)用范圍廣。
【IPC分類】B60K6/28, B60L11/18, B60W20/15
【公開(kāi)號(hào)】CN105398350
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510999635
【發(fā)明人】張鐵柱, 張翼, 馬永志
【申請(qǐng)人】青島大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年3月16日
【申請(qǐng)日】2015年12月28日