功率型與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源及電動(dòng)汽車復(fù)合電源的制作方法
【專利摘要】一種功率型與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源及電動(dòng)汽車復(fù)合電源，該復(fù)合電源系統(tǒng)包括功率型鋰電池和儲(chǔ)能型鋰電池，功率型鋰電池通過可控開關(guān)B組成的線路與儲(chǔ)能型鋰電池通過可控開關(guān)A組成的線路并聯(lián)，功率型鋰電池通過可控開關(guān)B組成的線路與儲(chǔ)能型鋰電池通過可控開關(guān)A組成的線路并聯(lián)后一端與電池管理系統(tǒng)連接，另一端與電流緩沖器連接，電池管理系統(tǒng)、可控開關(guān)A和可控開關(guān)B分別連接到整機(jī)控制器。電流緩沖器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)連接，整機(jī)控制器是整車控制器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、油門和剎車分別與整車控制器連接。解決目前復(fù)合電源系統(tǒng)中電壓平臺(tái)不一致、自放電嚴(yán)重，價(jià)格昂貴等技術(shù)問題，提高整車的行駛性能和安全性。
【專利說明】
功率型與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源及電動(dòng)汽車復(fù)合電源
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適合應(yīng)用于電動(dòng)汽車的復(fù)合電源技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源問題和環(huán)境保護(hù)問題的日益嚴(yán)峻，電動(dòng)汽車技術(shù)越來越引起人們的關(guān)注，電池系統(tǒng)作為電動(dòng)汽車的能量提供源和重要組成部分，其性能關(guān)系著整車的行駛性能和安全性。
[0003]為了適應(yīng)復(fù)雜工況尤其是大電流情況下的電池充放電問題，復(fù)合電源系統(tǒng)被提出應(yīng)用，其能兼顧電池的儲(chǔ)能需求和大功率放電需求。目前的復(fù)合電源主要由鉛酸或鋰電池搭配超級(jí)電容組成。但由于超級(jí)電容的電壓平臺(tái)與鉛酸或鋰電池并不一致，而且超級(jí)電容還存在自放電嚴(yán)重，價(jià)格昂貴等問題，因此在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的苦難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種功率型與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源及電動(dòng)汽車復(fù)合電源，解決目前復(fù)合電源系統(tǒng)中電壓平臺(tái)不一致、自放電嚴(yán)重，價(jià)格昂貴等技術(shù)問題，充分兼顧電動(dòng)汽車能源系統(tǒng)的儲(chǔ)能需求和大功率放電需求。延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命，提高整車的行駛性能和安全性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，包括功率型鋰電池和儲(chǔ)能型鋰電池，功率型鋰電池通過可控開關(guān)B組成的線路與儲(chǔ)能型鋰電池通過可控開關(guān)A組成的線路并聯(lián)，功率型鋰電池通過可控開關(guān)B組成的線路與儲(chǔ)能型鋰電池通過可控開關(guān)A組成的線路并聯(lián)后一端與電池管理系統(tǒng)連接，另一端與電流緩沖器連接，電池管理系統(tǒng)、可控開關(guān)A和可控開關(guān)B分別連接到整機(jī)控制器。
[0007]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的功率型鋰電池選用以高功率密度為特點(diǎn)的主要用于瞬間高功率輸出、輸入的鋰電池。
[0008]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的儲(chǔ)能型鋰電池選用以高能量密度為特點(diǎn)的主要用于高能量輸出、輸入的鋰電池。
[0009]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的功率型鋰電池放電深度小于儲(chǔ)能型鋰電池。
[0010]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的可控開關(guān)選用可控功率開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)直流電流通斷。
[0011]—種上述由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)的電動(dòng)汽車復(fù)合電源系統(tǒng)，所述電流緩沖器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)連接，所述整機(jī)控制器是整車控制器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、油門和剎車分別與整車控制器連接。
[0012]進(jìn)一步的，本實(shí)用新型的電機(jī)為交流異步電機(jī)或永磁同步電機(jī)。
[0013]采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型有以下技術(shù)效果:本實(shí)用新型提出的功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，電壓平臺(tái)一致、避免自放電狀態(tài)的出現(xiàn)，造價(jià)低，充分兼顧電動(dòng)汽車能源系統(tǒng)的儲(chǔ)能需求和大功率放電需求。延長(zhǎng)電池系統(tǒng)的使用壽命，提高整車的行駛性能和安全性。同時(shí)，功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)還可以作為其他電動(dòng)設(shè)備的電源使用，其用途非常廣泛。
[0014]本實(shí)用新型除了在純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車上應(yīng)用，其在風(fēng)能、太陽能等能源行業(yè)中，也可以作為儲(chǔ)能設(shè)備使用。以功率型鋰電池接受較大功率電流充電，提高電能接受效率，延長(zhǎng)儲(chǔ)能設(shè)備壽命。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的電動(dòng)汽車復(fù)合電源系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型電動(dòng)汽車行駛階段電機(jī)負(fù)載需求較小電流時(shí)的電流流向圖。
[0017]圖3是本實(shí)用新型電動(dòng)汽車行駛階段電機(jī)負(fù)載需求較大電流時(shí)的電流流向圖。
[0018]圖4是本實(shí)用新型電動(dòng)汽車行駛階段功率型鋰電SOC接近下閾值，負(fù)載需求較小時(shí)電流流向圖。
[0019]圖5是本實(shí)用新型電動(dòng)汽車行駛階段功率型鋰電SOC接近下閾值，負(fù)載需求較大時(shí)電流流向圖。
[0020]圖6是本實(shí)用新型電動(dòng)汽車充電階段功率型鋰電SOC較低時(shí)電流流向圖。
[0021]圖7是本實(shí)用新型電動(dòng)汽車充電階段功率型鋰電SOC接近上閾值時(shí)電流流向圖。
[0022]圖8是本實(shí)用新型電動(dòng)汽車能量回收階段功率型鋰電SOC較低時(shí)的電流流向圖。
[0023]圖9是本實(shí)用新型電動(dòng)汽車能量回收階段功率型鋰電SOC接近上閾值時(shí)的電流流向圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]本實(shí)用新型的具體實(shí)施例如下，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0025]如圖1所示的一種由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，包括功率型鋰電池和儲(chǔ)能型鋰電池，功率型鋰電池通過可控開關(guān)B組成的線路與儲(chǔ)能型鋰電池通過可控開關(guān)A組成的線路并聯(lián)，功率型鋰電池通過可控開關(guān)B組成的線路與儲(chǔ)能型鋰電池通過可控開關(guān)A組成的線路并聯(lián)后一端與電池管理系統(tǒng)連接，另一端與電流緩沖器連接，電池管理系統(tǒng)、可控開關(guān)A和可控開關(guān)B分別連接到整機(jī)控制器。本實(shí)用新型的功率型鋰電池選用以高功率密度為特點(diǎn)的主要用于瞬間高功率輸出、輸入的鋰電池。儲(chǔ)能型鋰電池選用以高能量密度為特點(diǎn)的主要用于高能量輸出、輸入的鋰電池。功率型鋰電池與儲(chǔ)能型鋰電池共用BMS，減少零部件數(shù)量和重量。功率型鋰電池和儲(chǔ)能型鋰電池的容量成一定的比例配置，具體比例視使用情況而定;功率型鋰電池與儲(chǔ)能型鋰電池的放電深度區(qū)間選擇需保證功率型鋰電池和儲(chǔ)能型鋰電池的電壓在使用過程中處于相近的電壓范圍內(nèi)，且功率型鋰電池放電深度小于儲(chǔ)能型鋰電池。這樣對(duì)承擔(dān)大功率放電的功率型鋰電池起到一定保護(hù)作用，且保證電壓平臺(tái)差距不大?？煽亻_關(guān)選用可控功率開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)直流電流通斷。
[0026]本實(shí)用新型還公開了一種采用上述由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)的電動(dòng)汽車復(fù)合電源系統(tǒng)，所述電流緩沖器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)連接，所述整機(jī)控制器是整車控制器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、油門和剎車分別與整車控制器VCU連接。電機(jī)為交流異步電機(jī)或永磁同步電機(jī)。
[0027]電流緩沖器電路主要由電感和電容搭配組合而成。其基本工作原理是利用電感電流不能突變的特性抑制器件的電流尖峰，利用電容電壓不能突變的特性抑制器件的電壓尖峰。其主要作用在于防止可控開關(guān)A、B操作時(shí)帶來電流、電壓突變而給元器件和電池造成的損傷，保證電力的延續(xù)性。油門踏板和剎車踏板的控制信息傳入VCU JCU通過傳入信號(hào)判斷目前的行駛狀態(tài)和能量回收狀態(tài)。
[0028]電動(dòng)汽車行駛過程中，VCU通過采集油門踏板和剎車踏板信息、電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩以及BMS中電池的SOC及電池最大放電功率信息，處理后對(duì)可控開關(guān)A、B發(fā)出指令，控制其通斷；
[0029]電動(dòng)汽車充電過程中，V⑶通過讀取BMS中功率型鋰電池與儲(chǔ)能型鋰電池的S0C、最大充電功率信息，處理后對(duì)可控開關(guān)A、B發(fā)出指令，控制其通斷。
[0030 ]油門踏板和剎車踏板控制信息通過總線傳入VCU ο V⑶通過油門剎車信息、電池BMS傳遞的電池S0C、最大放電功率信息以及電機(jī)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速等信息，處理后對(duì)可控開關(guān)A、B和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出指令。
[0031 ]圖2至圖8描述了本發(fā)明的不同工況時(shí)的電流流向。
[0032]在電動(dòng)汽車處于行駛階段時(shí)，VCU通過采集電機(jī)速度、轉(zhuǎn)矩、電流信息、以及總線傳遞的油門踏板、剎車等信息，判斷此時(shí)電流功率需求，通過控制可控開關(guān)A、B來實(shí)現(xiàn)不同供電狀態(tài)。
[0033]狀態(tài)一:若負(fù)載電流功率不高于儲(chǔ)能型鋰電池的最大輸出功率，且儲(chǔ)能型鋰電池SOC合適，則由儲(chǔ)能型鋰電池單獨(dú)供電；
[0034]狀態(tài)二:若負(fù)載電流功率高于儲(chǔ)能型鋰電池的最大輸出功率，且功率型鋰電池SOC合適，則由功率型鋰電池單獨(dú)供電；
[0035]狀態(tài)三:特殊的，功率型鋰電池SOC接近下閾值時(shí)，則視負(fù)載需求功率由可控開關(guān)控制分配能量流。
[0036]當(dāng)負(fù)載需求功率較小時(shí)，則由儲(chǔ)能型鋰電池供電，同時(shí)給功率型鋰電池補(bǔ)電；
[0037]當(dāng)負(fù)載需求功率較大時(shí)，若兩種電池的電壓一致或接近，則兩者共同供電；若兩種電池的電壓差異較大，則降功率由儲(chǔ)能型鋰電池單獨(dú)供電。
[0038]在電動(dòng)汽車處于充電階段時(shí)，VCU通過采集充電電流信息以及BMS傳遞的兩種電池SOC信息判斷充電方式，通過控制可控開關(guān)A、8來實(shí)現(xiàn)不同充電狀態(tài)。
[0039]狀態(tài)四:當(dāng)功率型鋰電池SOC值處于較低水平時(shí)，由功率型鋰電池優(yōu)先接收充電電流，達(dá)到上閾值之后，再有儲(chǔ)能型鋰電池接收充電電流。BMS根據(jù)當(dāng)前所充電池的最大充電電流需求調(diào)節(jié)充電電流大??；
[0040]狀態(tài)五:當(dāng)功率型鋰電池SOC值接近上閾值時(shí)，由儲(chǔ)能型鋰電池接收充電電流。BMS根據(jù)當(dāng)前所充電池的最大充電電流需求調(diào)節(jié)充電電流大小。
[0041]電動(dòng)汽車處于能量回收階段時(shí)，VCU通過采集電機(jī)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、能量回收電流以及兩種電池SOC信息判斷能量回收方式。
[0042]狀態(tài)六:當(dāng)有回饋的制動(dòng)能量，且功率型鋰電池的S OC合適時(shí)，則由功率型鋰電池優(yōu)先接收能量回饋的電流；
[0043]狀態(tài)七:當(dāng)有回饋的制動(dòng)能量，且功率型鋰電池的SOC接近設(shè)定的上閾值時(shí)，則由功率型鋰電池和儲(chǔ)能型鋰電池共同接受回饋的能量。
[0044]其中，兩種電池在共同接受回饋能量時(shí)的分配為:功率型鋰電池負(fù)責(zé)接受高于儲(chǔ)能型功率閾值的回饋電流;儲(chǔ)能型鋰電池負(fù)責(zé)接受低于儲(chǔ)能型功率閾值的回饋電流，由VUC根據(jù)回饋電流大小控制可控開關(guān)實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于:包括功率型鋰電池和儲(chǔ)能型鋰電池，功率型鋰電池通過可控開關(guān)B組成的線路與儲(chǔ)能型鋰電池通過可控開關(guān)A組成的線路并聯(lián)，功率型鋰電池通過可控開關(guān)B組成的線路與儲(chǔ)能型鋰電池通過可控開關(guān)A組成的線路并聯(lián)后一端與電池管理系統(tǒng)連接，另一端與電流緩沖器連接，電池管理系統(tǒng)、可控開關(guān)A和可控開關(guān)B分別連接到整機(jī)控制器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于:功率型鋰電池選用以高功率密度為特點(diǎn)的主要用于瞬間高功率輸出、輸入的鋰電池。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于:儲(chǔ)能型鋰電池選用以高能量密度為特點(diǎn)的主要用于高能量輸出、輸入的鋰電池。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于:功率型鋰電池放電深度小于儲(chǔ)能型鋰電池。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于:可控開關(guān)選用可控功率開關(guān)，可實(shí)現(xiàn)直流電流通斷。6.—種采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的由功率型鋰電與儲(chǔ)能型鋰電組成的復(fù)合電源系統(tǒng)的電動(dòng)汽車復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于:所述電流緩沖器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)連接，所述整機(jī)控制器是整車控制器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、油門和剎車分別與整車控制器連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電動(dòng)汽車復(fù)合電源系統(tǒng)，其特征在于:電機(jī)為交流異步電機(jī)或永磁同步電機(jī)。
【文檔編號(hào)】H02J7/34GK205686199SQ201620628597
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年6月23日 公開號(hào)201620628597.9, CN 201620628597, CN 205686199 U, CN 205686199U, CN-U-205686199, CN201620628597, CN201620628597.9, CN205686199 U, CN205686199U
【發(fā)明人】李彤, 鄒忠月, 張維熙, 陳起旭, 李其玉, 周陽
【申請(qǐng)人】三門峽速達(dá)交通節(jié)能科技股份有限公司