本實用新型涉及電動汽車供電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是指一種具有電壓均衡功能的電動汽車混合儲能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著人們環(huán)保意識的日益提升，電動汽車代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車成為一種趨勢，而續(xù)航問題、電池壽命問題和性能問題又限制了電動汽車的發(fā)展。鋰離子電池儲能效果好，能量密度高和循環(huán)壽命長的優(yōu)點使它適合為電動汽車的長時間運行提供能量。超級電容具有功率密度高，充電速度快，大電流放電能力超強的特點，因此超級電容適合為電動汽車啟動或加速時產(chǎn)生足夠的功率，同時超級電容還適合作為能量回收的中間緩沖層，即先把電動車把剎車和減速時產(chǎn)生的能量快速儲存到超級電容中，之后再由超級電容轉(zhuǎn)移到電池中，避免短時間產(chǎn)生的大電流對電池組壽命的影響，有利于解決了性能問題、續(xù)航問題和電池壽命問題。電池均衡技術(shù)則可以確保電動汽車儲能系統(tǒng)中的每個儲能單元兩端的電壓基本相等，有利于延長儲能系統(tǒng)的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種可實現(xiàn)電壓均衡的電動汽車混合儲能系統(tǒng)，利用超級電容功率密度高，充電速度快，大電流放電能力超強的特點，在電動汽車啟動或加速時，利用超級電池組代替電池組為電動汽車供能，實現(xiàn)快速啟動和加速；因為電池能量密度高，適合長時間放電，當(dāng)電動汽車啟動加速到期望速度后，轉(zhuǎn)為電池組供電。此外，利用超級電容的特性，可以快速把電動汽車剎車減速產(chǎn)生的能量儲存起來，再轉(zhuǎn)移到電池組中儲存；本實用新型可以實現(xiàn)混合儲能系統(tǒng)的電壓自動均衡，簡化了電路和控制方式。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所提供的技術(shù)方案為：一種具有電壓均衡功能的電動汽車混合儲能系統(tǒng)，包括電池組單元、超級電容器組單元、第一開關(guān)管單元、第二開關(guān)管單元；所述電池組單元包括第一電池、第二電池和第三電池，所述超級電容器組單元包括第一超級電容、第二超級電容、第三超級電容、第一開關(guān)和第二開關(guān)，所述第一開關(guān)管單元包括第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管，所述第二開關(guān)管單元包括第七開關(guān)管、第八開關(guān)管、第九開關(guān)管、第十開關(guān)管、第十一開關(guān)管和第十二開關(guān)管；所述第一電池、第二電池和第三電池均為容量相等的鋰離子電池，所述第一電池的正極與第一開關(guān)管的漏極相連，所述第一電池的負極、第二電池的正極、第二開關(guān)管的漏極分別與第三開關(guān)管的漏極相連，所述第二電池的負極、第三電池的正極、第四開關(guān)管的漏極分別與第五開關(guān)管的漏極相連，所述第三電池的負極與第六開關(guān)管的漏極相連；所述第一超級電容、第二超級電容和第三超級電容均為電容量相等的超級電容，所述第一開關(guān)和第二開關(guān)為電磁繼電器，所述第一超級電容的正極、第一開關(guān)管的源極分別與第七開關(guān)管的漏極相連，所述第一超級電容的負極、第二開關(guān)管的源極、第八開關(guān)管的漏極分別與第一開關(guān)的一端相連，所述第一開關(guān)的另一端、第三開關(guān)管的源極、第九開關(guān)管的漏極分別與第二超級電容的正極相連，所述第二超級電容的負極、第四開關(guān)管的源極、第十開關(guān)管的漏極分別與第二開關(guān)的一端相連，所述第二開關(guān)的另一端、第五開關(guān)管的源極、第十一開關(guān)管的漏極分別與第三超級電容的正極相連，所述第三超級電容的負極、第六開關(guān)管的源極分別與第十二開關(guān)管的漏極相連；所述第一開關(guān)管到第六開關(guān)管的柵極相連，均由第一驅(qū)動信號驅(qū)動；所述第七開關(guān)管、第九開關(guān)管分別與第十一開關(guān)管的源極相連，所述第八開關(guān)管、第十開關(guān)管分別與第十二開關(guān)管的源極相連，所述第七開關(guān)管到第十二開關(guān)管的柵極相連，均由第二驅(qū)動信號驅(qū)動；所述第一驅(qū)動信號和第二驅(qū)動信號為兩路互補信號，占空比均為50％。

本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點與有益效果：

1、本實用新型具有電壓均衡的功能。

2、本實用新型控制簡單，器件利用率高，節(jié)省空間。

3、本實用新型充分利用鋰離子電池和超級電容的優(yōu)點，提高電動汽車的動態(tài)性能。

附圖說明

圖1為本實用新型所述電動汽車混合儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實用新型所述電動汽車混合儲能系統(tǒng)處于電壓均衡工作狀態(tài)時的電池組各單元的電壓波形圖。

圖3為本實用新型所述電動汽車混合儲能系統(tǒng)處于電壓均衡工作狀態(tài)時的超級電容器組各單元的電壓波形圖。

圖4為圖3的局部放大圖像。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本實用新型做進一步的說明。

如圖1所示，本實施例所述的電動汽車混合儲能系統(tǒng)，包括電池組單元B，超級電容器組單元C、第一開關(guān)管單元X、第二開關(guān)管單元Y；所述電池組單元B包括第一電池B₁、第二電池B₂和第三電池B₃；所述超級電容器組單元C包括第一超級電容SC₁、第二超級電容SC₂、第三超級電容SC₃、第一開關(guān)S_a和第二開關(guān)S_b；所述第一開關(guān)管單元X包括第一開關(guān)管S₁₁、第二開關(guān)管S₁₂、第三開關(guān)管S₂₁、第四開關(guān)管S₂₂、第五開關(guān)管S₃₁和第六開關(guān)管S₃₂；所述第二開關(guān)管單元Y包括第七開關(guān)管S₁₃、第八開關(guān)管S₁₄、第九開關(guān)管S₂₃、第十開關(guān)管S₂₄、第十一開關(guān)管S₃₃和第十二開關(guān)管S₃₄。所述第一電池B₁、第二電池B₂和第三電池B₃均為容量相等的鋰離子電池；所述第一電池B₁的正極和第一開關(guān)管S₁₁的漏極相連；所述第一電池B₁的負極、第二電池B₂的正極、第二開關(guān)管S₁₂的漏極和第三開關(guān)管S₂₁的漏極相連；所述第二電池B₂的負極、第三電池B₃的正極、第四開關(guān)管S₂₂的漏極和第五開關(guān)管S₃₁的漏極相連；所述第三電池B₃的負極和第六開關(guān)管S₃₂的漏極相連；所述第一超級電容SC₁、第二超級電容SC₂和第三超級電容SC₃均為電容量相等的超級電容；所述第一開關(guān)S_a和第二開關(guān)S_b為電磁繼電器；所述第一超級電容SC₁的正極、第一開關(guān)管S₁₁的源極和第七開關(guān)管S₁₃的漏極相連；所述第一超級電容SC₁的負極、第二開關(guān)管S₁₂的源極、第八開關(guān)管S₁₄的漏極和第一開關(guān)S_a的一端相連；所述第一開關(guān)S_a的另一端、第三開關(guān)管S₂₁的源極、第九開關(guān)管S₂₃的漏極和第二超級電容SC₂的正極相連；所述第二超級電容SC₂的負極、第四開關(guān)管S₂₂的源極、第十開關(guān)管S₂₄的漏極和第二開關(guān)S_b的一端相連；所述第二開關(guān)S_b的另一端、第五開關(guān)管S₃₁的源極、第十一開關(guān)管S₃₃的漏極和第三超級電容SC₃的正極相連；所述第三超級電容SC₃的負極、第六開關(guān)管S₃₂的源極和第十二開關(guān)管S₃₄的漏極相連；所述第一開關(guān)管S₁₁到第六開關(guān)管S₃₂的柵極相連，均由第一驅(qū)動信號G_X驅(qū)動；所述第七開關(guān)管S₁₃、第九開關(guān)管S₂₃和第十一開關(guān)管S₃₃的源極相連；所述第八開關(guān)管S₁₄、第十開關(guān)管S₂₄和第十二開關(guān)管S₃₄的源極相連；所述第七開關(guān)管S₁₃到第十二開關(guān)管S₃₄的柵極相連，均由第二驅(qū)動信號G_Y驅(qū)動；所述驅(qū)動信號G_X和驅(qū)動信號G_Y為兩路互補信號，占空比均為50％。

按電動汽車工作狀態(tài)分析，本實施例上述的電動汽車混合儲能系統(tǒng)可分為一下幾種工作狀態(tài)：

狀態(tài)I：啟動或加速狀態(tài)。第一開關(guān)和第二開關(guān)閉合，第一超級電容、第二超級電容和第三超級電容組成超級電容器組為電動汽車電機負載提供電能。

狀態(tài)II：行駛狀態(tài)。第一開關(guān)和第二開關(guān)閉合斷開，電池組給電動汽車電機負載長時間提供電能。

狀態(tài)III：電壓均衡第一階段。第一開關(guān)和第二開關(guān)閉合斷開，第一開關(guān)管到第六開關(guān)管導(dǎo)通，第七開關(guān)管到第十二開關(guān)管關(guān)斷。第一超級電容、第二超級電容和第三超級電容分別并聯(lián)在第一電池、第二電池和第三電池兩端。當(dāng)超級電容的電壓高于電池端電壓時，電池充電；當(dāng)超級電容的電壓低于電池端電壓時，電池放電。

狀態(tài)IV：電壓均衡第二階段。第一開關(guān)和第二開關(guān)閉合斷開，第一開關(guān)管到第六開關(guān)管關(guān)斷，第七開關(guān)管到第十二開關(guān)管導(dǎo)通，第一超級電容、第二超級電容和第三超級電容并聯(lián)連接，三者中電壓高的放電，電壓低的充電。

參見圖2所示，從圖中可以看出，電池B1、B2和B3的初始電壓各不相同，分別為3、2.5和2V，當(dāng)系統(tǒng)工作在均衡模式下時，三者最終可實現(xiàn)電壓相等，約為2.5V，實現(xiàn)電壓均衡。

參見圖3所示，當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管單元的開關(guān)管導(dǎo)通時，超級電容對電池放電或者電池對超級電容充電；當(dāng)?shù)诙_關(guān)管導(dǎo)通時，超級電容快速實現(xiàn)電壓相等。參見圖4所示，第一開關(guān)管單元的開關(guān)管導(dǎo)通時，超級電容SC1從電池B1吸收電能，電壓上升；超級電容SC2與電池B2電壓相近，電壓沒有變化；超級電容SC3對電池B3放電，電壓下降；而第二開關(guān)管導(dǎo)通時，超級電容SC1、SC2和SC3的電壓快速實現(xiàn)均衡，均為2.5V。

以上所述實施例只為本實用新型之較佳實施例，并非以此限制本實用新型的實施范圍，故凡依本實用新型之形狀、原理所作的變化，均應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍內(nèi)。