车用复合储能系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种能量存储系统，尤其涉及一种车用复合储能系统，属于新能源汽车技术领域。该车用复合储能系统包括：能量型电池组、功率型电池组、开关K1，能量型电池组与功率型电池组的一对同极性端并联在一起连接到对应极性的直流母线上，能量型电池组的另一端与开关K1串联后与功率型电池组的另一端并联，然后再连接到对应极性的直流母线上，直流母线连接动力系统负载，两电池组中的至少一组配备电池管理系统，电池管理系统对开关K1进行控制。其能使两种电池组都工作在最佳的工况，充放发挥各自的优势。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种能量存储系统，尤其涉及一种车用复合储能系统，属于新能源汽车
。该车用复合储能系统包括：能量型电池组、功率型电池组、开关K1，能量型电池组与功率型电池组的一对同极性端并联在一起连接到对应极性的直流母线上，能量型电池组的另一端与开关K1串联后与功率型电池组的另一端并联，然后再连接到对应极性的直流母线上，直流母线连接动力系统负载，两电池组中的至少一组配备电池管理系统，电池管理系统对开关K1进行控制。其能使两种电池组都工作在最佳的工况，充放发挥各自的优势。【专利说明】车用复合储能系统
本技术涉及一种能量存储系统，尤其涉及一种车用复合储能系统，属于新能源汽车
。
技术介绍
随着能源危机和全球变暖问题的日趋严峻，节能减排已成为全球汽车行业的紧迫任务，新能源汽车因此得到了快速的发展，而混合动力汽车和纯电动车是新能源汽车中最有发展前景的两类。混合动力汽车的动力系统王要由动力单兀、储能系统和电驱动系统构成，纯电动汽车只有储能系统和电驱动系统。其中储能系统肩负着向电驱动系统提供电能并吸收电驱动系统在发电和或制动过程中输出的电能，储能系统的效率、容量和功率决定了混合动力系统的动力性和经济性。储能系统中的储能元件主要有能量型动力电池、功率型动力电池和超级电容等，其中能量型动力电池的特点是能量密度高、成本低，但功率密度低、大倍率充放电效率低至85%以下、寿命短(300?2000循环)；功率型动力电池能量密度较高、成本较高、功率密度大、大倍率充放电效率在90%左右、寿命较长(2000?20000循环);超级电容能量密度很低、成本很高、功率密度非常大、大倍率充放电效率高95%、寿命很长(1000000循环)。在实际应用中，是综合考虑车辆使用需求和成本来选择储能元件和系统结构的。在申请号为201210066119.X的专利申请中，对现有的复合储能系统做出了分析并提出了一种基于电池和超级电容的混合储能系统。但是基于超级电容的复合储能系统受到超级电容电压特性软输出电压波动大的制约，需要使用双向DCDC稳定电压、或使用电池分担功率降低电压波动、或牺牲电机控制器的效率和动力性以适应宽电压范围。对于如图1所示的低成本的超级电容与电池混合系统，是通过二极管将电池并联到超级电容上，电池只向超级电容充电，超级电容不向电池充电。该系统在释放能量的时候是超级电容先独立放电、然后超级电容电压下降到与电池相同，此后由于电池电压特性比电容硬，电池就需要承担起放电的大部分功率。此种系统在吸收能量时只有超级电容独立工作，不能重复利用电池的充电能力；该系统能量和功率的混合度都很低，使超级电容和动力电池的容量都不能减配，成本较高。同时由于能量型电池充电性能远低于放电性能，且0°C以下不能充电，限制了制动能量回收的比例和深度，严重影响经济性。
技术实现思路
针对上述不足，本技术提供一种车用复合储能系统。其技术方案为:车用复合储能系统，其包括:能量型电池组、功率型电池组、开关Kl,能量型电池组与功率型电池组的开路电压范围有交集,能量型电池组与功率型电池组的一对同极性端并联在一起连接到对应极性的直流母线上，能量型电池组的另一端与开关Kl串联后与功率型电池组的另一端并联，然后再连接到对应极性的直流母线上，直流母线连接动力系统负载，其中动力系统负载包括电机控制器，所述能量型电池组和功率型电池组中的至少一组配备电池管理系统，电池管理系统对开关Kl进行控制。进一步地，与开关Kl并联有二极管D1，当开关Kl断开的情况下，二极管Dl在能量型电池组放电时导通。可以在功率型电池组充电电压高于能量型电池组时断开开关使用二极管Dl保护能量型电池组防止过压。进一步地，在能量型电池组与直流母线之间串联功率调节阻抗Z，以改变能量型电池组与直流母线间的等效内阻，从而灵活调整功率分配比例。进一步地，在开关Kl上串联功率调节阻抗Z，然后与二极管Dl并联，以独立调节充电功率分配比例。进一步地，二极管Dl先串联功率调节阻抗Z，然后与开关Kl并联，以独立调节放电功率分配比例。进一步地，所述功率调节阻抗Z为电阻、电感、容抗，或它们之间两者或三者的组口 ο进一步地，该车用复合储能系统还包括充电接口，充电接口的正极与直流母线正极连接，充电接口的负极与直流母线负极连接，可为能量型电池组和功率型电池组充电。进一步地，能量型电池组的最高工作电压不低于功率型电池组的充电截止电压。进一步地，功率型电池组的放电截止电压低于能量型电池组SOC为10%时的开路电压。进一步地，功率型电池组放电截止电压不低于能量型电池组最低工作电压，以充分发挥功率型电池组的放电性能。优选的，功率型电池组由钛酸锂电池组成。本技术具有如下有益效果和优点:该车用复合储能系统以功率型电池组代替超级电容来承担输出功率的主力，并利用电池电压特性硬的优点避免了输出电压的大幅波动；另外，该系统通过与能量型动力电池的电压和内阻的匹配，在充放电过程中都能同时工作，分担功率，充放利用了两组储能元件的性能，使两种电池都能工作在最佳的工况，充放发挥各自的优势。【专利附图】【附图说明】图1是现有的一种基于电池和超级电容相结合的混合储能系统；图2是本技术实施方式I结构图；图3是本技术实施方式2结构图；图4是本技术实施方式3结构图。【具体实施方式】下面参照附图，结合【具体实施方式】进一步说明本技术，附图中粗实线表示复合储能系统中的电力连接线，细虚线表示通讯及控制信号线，电池管理系统所需传感器和信号采集连接未在附图示出。实施方式I如图2所示，车用复合储能系统，由能量型电池组、功率型电池组和开关Kl组成；能量型电池组与功率型电池组的开路电压范围基本相同，能量型电池组与功率型电池组的负极端并联在一起连接到动力系统的直流母线的负极，能量型电池组的正极与开关Kl的一端相连，开关Kl的另一端与功率型电池组的正极并联后连接到直流母线的正极，直流母线连接电机控制器等动力系统负载，两电池组配备一套电池管理系统，电池管理系统对开关Kl进行控制。能量型电池组与功率型电池组的电压和内阻根据动力系统功率需求和两种电池的功率特性进行匹配，通过两种电池的内阻差异分配瞬时功率(功率分配比为内阻的反比)，通过开关Kl将能量型电池组在低温不能充电的情况下与回路断开。例如能量型电池组的内阻约为功率型电池组内阻的4倍，能量型电池组的容量约为功率型电池组容量的2倍，两种电池的瞬时功率分配比例约为4:1。充电接口正极与直流母线正极连接，充电接口负极与直流母线负极连接，可为两电池组充电；功率型电池采用钛酸锂电池。能量型电池组的最高工作电压需不低于功率型电池组的充电截止电压，以充分发挥功率型电池组的充电性能；功率型电池组的放电截止电压低于能量型电池组SOC = 10%时的开路电压；功率型电池组放电截止电压不低于能量型电池组最低工作电压，以充分发挥功率型电池组的放电性能。其按照如下方式工作:通过调整两电池组的S0C，使其开路电压差小于一定值或相等，闭合开关K1，经过短暂的均衡后两电池组开路电压(简称OCV)相等且等于直流母线电压；复合储能系统接入动力系统负载，在动力系统放电情况下，由于电池内阻的作用，两电池组的端电压下降且保持端电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
车用复合储能系统，其包括：能量型电池组、功率型电池组、开关K1，其特征在于：能量型电池组与功率型电池组的开路电压范围有交集，能量型电池组与功率型电池组的一对同极性端并联在一起连接到对应极性的直流母线上，能量型电池组的另一端与开关K1串联后与功率型电池组的另一端并联，然后再连接到对应极性的直流母线上，直流母线连接动力系统负载，其中动力系统负载包括电机控制器，所述能量型电池组和功率型电池组中的至少一组配备电池管理系统，电池管理系统对开关K1进行控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李立国，田硕，华剑锋，
申请(专利权)人：北京科易动力科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11