电动汽车动力电池系统及控制方法技术方案

本申请提出一种电动汽车动力电池系统及控制方法，该电动汽车动力电池系统包括：燃料电池发电系统、第一动力电池系统、第二动力电池系统、直流转换器、燃料供应装置和氧气供应装置；所述燃料电池发电系统产生的热能用于加热第一动力电池系统，产生的电能用于为电动汽车提供电能、为所述第一动力电池系统充电，或者，为所述第一动力电池系统和所述第二动力电池系统充电。该系统能够利于固态锂电池的应用并充分利用能源。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及电动汽车
，尤其涉及一种电动汽车动力电池系统及控制方法。
技术介绍
目前锂电池在电动汽车、飞机辅助电源等方面应用广泛。锂电池可以分为具有可燃的有机溶剂的锂电池，以及具有完全不可燃固体电解质的固态锂电池。由于有机溶剂具有可燃性，尽管存在一些阻燃措施，但无法从根本上保证电池系统的安全性，而上述的固态锂电池可以从根本上保证安全性。此外，固态锂电池还具有能量密度高和循环寿命长等突出优势，被认为是未来动力电池技术的发展方向。但是，由于固态锂电池的电导率较低，电池的倍率充放电性能较差，这在很大程度上限制了固态锂电池的实际应用。为了提高固态锂电池的电导率，一种方式是提高电池的温度，例如当温度达到70～80℃时固态锂电池的电导率可达10-3S/cm。燃料电池是很有发展前途的新的动力电源，一般以氢气、碳、甲醇、硼氢化物、煤气或天然气为燃料，作为负极，用空气中的氧作为正极.为维持电池的正常运转，须持续供应燃料和氧，及时排除反应产物(水)和废热。燃料电池的工作效率一般在50％左右，其余的能量大部分都以废热的形式排出。因此，相关技术中存在如下问题：固态锂电池没有被加热，限制了固态锂电池的应用，燃料电池产生的能量以废热形式排出，没有被利用，存在能源浪费问题。
技术实现思路
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种电动汽车动力电池系统，该系统可以采用燃料电池发电系统产生的热能为固态锂电池加热，从而有利于固态锂电池的应用，且可以充分利用热能，避免能源浪费。本申请的另一个目的在于提出一种控制方法。为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出的电动汽车动力电池系统，包括：燃料电池发电系统、第一动力电池系统、第二动力电池系统、直流转换器、燃料供应装置和氧气供应装置；所述燃料电池发电系统用于在工作时，根据燃料供应装置提供的燃料及氧气供应装置提供的氧气，产生电能和热能，所述热能用于加热第一动力电池系统，所述电能用于为电动汽车提供电能、为所述第一动力电池系统充电，或者，为所述第一动力电池系统和所述第二动力电池系统充电；所述第一动力电池系统用于在工作时，为电动汽车提供电能；所述第二动力电池系统用于在工作时，为电动汽车提供电能；所述直流转换器用于在工作时，将所述燃料电池发电系统的电能传输给电动汽车、所述第一动力电池系统，或者，所述第一动力电池系统和所述第二动力电池系统。本申请第一方面实施例提出的电动汽车动力电池系统，通过采用燃料电池作为发电装置驱动电动汽车行驶，有效延长了整车的续驶里程，同时还可利用燃料电池的废热给固态锂电池加热，提高了固态锂电池的充放电性能，使固态燃料电池在电动汽车中的实际应用成为可能，并充分利用了能源。为达到上述目的，本申请第二方面实施例提出的控制方法，包括：确定工作模式；当所述工作模式是启动限功率模式时，燃料电池发电系统、第一动力电池系统和第二动力电池系统均处于工作状态，所述第一动力电池和所述第二动力电池为电动汽车提供电能，以及，燃料电池发电系统产生的热能对第一动力电池系统进行加热。本申请第二方面实施例提出的控制方法，在保证第一动力电池系统的使用及充分利用能源的基础上，通过多种工作模式可以适用于不同情况，确保整车性能满足用户的多种使用需求。本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。附图说明本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本申请一个实施例提出的电动汽车动力电池系统的结构示意图；图2是本申请一个实施例提出的控制方法的流程示意图；图3是本申请实施例中工作模式是启动限功率模式时的各模块的交互示意图；图4是本申请实施例中工作模式是正常工作模式时的各模块的交互示意图；图5是本申请实施例中工作模式是停车充电模式时的各模块的交互示意图。具体实施方式下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。图1是本申请一个实施例提出的电动汽车动力电池系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括：燃料电池发电系统11、第一动力电池系统12、第二动力电池系统13、直流转换器14、燃料供应装置15和氧气供应装置16。燃料电池发电系统11用于在工作时，根据燃料供应装置15提供的燃料及氧气供应装置16提供的氧气，产生电能和热能，所述热能用于加热第一动力电池系统12，所述电能用于为电动汽车提供电能、为所述第一动力电池系统充电，或者，为所述第一动力电池系统和所述第二动力电池系统充电。第一动力电池系统12用于在工作时，为电动汽车提供电能。第二动力电池系统13用于在工作时，为电动汽车提供电能。直流转换器14用于在工作时，将所述燃料电池发电系统11的电能传输给电动汽车、所述第一动力电池系统，或者，所述第一动力电池系统和所述第二动力电池系统。具体的，第一动力电池系统为固态锂电池。进一步的，优选但不局限于固态磷酸铁锂锂离子电池、固态三元锂离子电池、固态锂硫电池或固态锂空气电池中的任意一种。第二动力电池系统为高功率特性的二次电池。进一步的，优选但不局限于铅酸电池、镍氢电池或非固态锂离子电池中的任意一种。燃料电池发电系统为氢氧燃料发电系统。进一步的，优选但不局限于碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、质子交换膜燃料电池或固体氧化物燃料电池中的任意一种。相应的，燃料供应装置为氢气储气罐。直流转换器有三种工作模式，包括使能工作模式，正常工作模式和故障模式。在使能工作模式下直流转换器处于未被启动状况，使能成功后即进入正常工作模式，在正常工作模式下可通过直流变换器对燃料电池进行功率提取操作。直流转换器的控制单元如果检测到故障，将使直流转换器进入故障模式。第一动力电池系统，采用高电量设计，其电量范围为15～100kWh，进一步的，优选20～80kWh。第二动力电池系统，采用低电量设计，其电量范围为2～15kWh，进一步的，优选5～10kWh。燃料电池发电系统，其功率范围为2～30kWh，进一步的，优选5～20kWh。本实施例中，通过采用燃料电池作为发电装置驱动电动汽车行驶，有效延长了整车的续驶里程，同时还可利用燃料电池的废热给固态锂电池加热，提高了固态锂电池的充放电性能，使固态燃料电池在电动汽车中的实际应用成为可能，并充分利用了能源。图2是本申请一个实施例提出的控制方法的流程示意图。基于上述的电池系统，给出如下的控制方法。如图2所示，本实施例的方法包括：S21：确定工作模式。本实施例中，工作模式包括：启动限功率模式、正常工作模式和停车充电模式。可以根据电动汽车的当前行车状态确定属于的相应工作模式。S22：当所述工作模式是启动限功率模式时，燃料电池发电系统、第一动力电池系统和第二动力电池系统均处于工作状态，所述第一动力电池和所述第二动力电池为电动汽车提供电能，以及，燃料电池发电系统产生的热能对第一动力电池系统进行加热。一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动汽车动力电池系统，其特征在于，包括：燃料电池发电系统、第一动力电池系统、第二动力电池系统、直流转换器、燃料供应装置和氧气供应装置；所述燃料电池发电系统用于在工作时，根据燃料供应装置提供的燃料及氧气供应装置提供的氧气，产生电能和热能，所述热能用于加热第一动力电池系统，所述电能用于为电动汽车提供电能、为所述第一动力电池系统充电，或者，为所述第一动力电池系统和所述第二动力电池系统充电；所述第一动力电池系统用于在工作时，为电动汽车提供电能；所述第二动力电池系统用于在工作时，为电动汽车提供电能；所述直流转换器用于在工作时，将所述燃料电池发电系统的电能传输给电动汽车、所述第一动力电池系统，或者，所述第一动力电池系统和所述第二动力电池系统。

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车动力电池系统，其特征在于，包括：燃料电池发电系统、第一动力电池系统、第二动力电池系统、直流转换器、燃料供应装置和氧气供应装置；所述燃料电池发电系统用于在工作时，根据燃料供应装置提供的燃料及氧气供应装置提供的氧气，产生电能和热能，所述热能用于加热第一动力电池系统，所述电能用于为电动汽车提供电能、为所述第一动力电池系统充电，或者，为所述第一动力电池系统和所述第二动力电池系统充电；所述第一动力电池系统用于在工作时，为电动汽车提供电能；所述第二动力电池系统用于在工作时，为电动汽车提供电能；所述直流转换器用于在工作时，将所述燃料电池发电系统的电能传输给电动汽车、所述第一动力电池系统，或者，所述第一动力电池系统和所述第二动力电池系统。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一动力电池系统为固态锂电池。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二动力电池系统为高功率特性的二次电池。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料电池发电系统为氢氧燃料发电电池，相应的，所述燃料供应装置包括：氢气储气罐。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一动力电池系统的电量范围为15～100kWh。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二动力电池系统的电量范围为2～15kWh。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述燃料电池发电系统的电量范围为2～30kWh。8.一种控制方法，其特征在于，包括：确定工作模式；...

【专利技术属性】
技术研发人员：向晋，俞会根，杨重科，李玉军，盛军，
申请(专利权)人：北京新能源汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11