向汽车电气用户设备供电的蓄能系统技术方案

一种用于向汽车电气用户设备提供动力的蓄能系统（１５），该蓄能系统（１５）包括蓄电池（２０）、与所述蓄电池（２０）接线端子并行连接的电容元件（２１）、在所述蓄电池（２０）和所述电容元件（２１）之间串行连接到所述蓄电池（２０）上的电感元件（２２）；在充电和放电瞬间，有效地调解所述蓄电池（２０）和所述电容元件（２１）之间的功率／能量流；所测蓄电池（２０）容量（Ａｈ）和所测电容元件（２１）电容量（Ｆ）之比小于１；所测蓄电池（２０）容量（Ａｈ）和所测电感元件（２２）电感量（μＨ）之比小于１。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种向汽车电气用户设备供电的蓄能系统。本专利技术可以应用于汽车工业，并在汽车工业中产生良好的效果。下面仅结合示例，对本专利技术给予介绍。
技术介绍
目前，人们普遍认为需要采取更有效的技术来解决私家汽车和公共客车所带来的一些问题。尤其是，人们愈来愈将注意力集中在从根本上降低能源消耗，真正减少污染和噪声辐射，特别是城市地区。所有这些问题都是人们普遍关心的。而且，目前汽车工业无不都在研究和开发能够提供至少部分解决方案，减少对人类生存环境影响的汽车。正因为如此，安装高效、低污染驱动系统的创新型汽车正在逐渐得到普遍使用。在这方面，人们特别感兴趣的是开发了所谓的“混合”型汽车，即HEVs(HybridElectric Vehicles)。这类汽车型号多种多样，它们集成了一种电力系统、可逆储能系统和由电机与内燃机组成的驱动系统；依据混合程度，依次分类为“轻度HEV(MildHEV)”、“中度HEV(Medium HEV)”和“完全HEV(Full HEV)”。目前，最普遍使用的汽车是属于最小混合或“轻度HEV”或者“轻度混合电力汽车”类。这类混合动力汽车，是在传统型号的汽车上加装了一种电力驱动装置，可在非常短的距离上，或者特别是在短期应用环境下使用。重要的是，甚至采用混合动力程度很低的汽车也能具有降低能耗，减少污染排放等优点，特别是在城市地区行驶的车辆。普通汽车通常都使用一个12伏铅酸蓄电池，该蓄电池能够提供400-800瓦的平均功率和1500-3500瓦的峰值功率(只有在起动发动机时才需要)。另一方面，“轻度HEV”装备能够提供2500-3500瓦的平均功率和8000-11000瓦的峰值功率(只有在起动发动机时才需要)的蓄电池(或蓄电池组)。在“停止一起动”模式下，当汽车是停止的或将要停止时(通常是由于交通原因，例如遇到红灯或交叉路口需要让行时)，内燃机切断，而当司机踩下油门时，内燃机则又起动了。在起动期间，汽车的电动起动机就消耗掉相当大的电能，结果大大地增加了汽车蓄电池的压力，减少了蓄电池的电荷。因此，在“停车—起动”模式下，由于内燃机高频率地启动，特别是在城市交通环境下，汽车蓄电池的使用强度加大了。同样，在再生制动模式下，由于蓄电池不得不在很短的时间内吸收大量的电能，从而对汽车蓄电池带来很大的压力。在再生制动模式下，汽车的减速通常会产生电能，该电能是存储在汽车蓄电池内，这样就至少回收了部分动能。然而，这部分动能在普通汽车上，则会因为采用传统制动系统，而以热的形式被散发掉。在汽车蓄电池中，控制当内燃机起动时急剧释放瞬间过程中出现的功率和能量流，是一件需要慎重处理的事情，特别是当蓄电池同时向其它几个电气设备供电时。事实上，考虑到此阶段所需要的高瞬态功率，电气设备同时工作时造成的电池能量下降，可严重地影响内燃机的起动。为了解决这些问题，人们提出了多种选择方案。所有这些解决方案主要都是基于以蓄电池和超级电容相结合而组成的蓄能系统。在已知的这类蓄能系统中，能量流是通过预先设定的控制逻辑来控制的，该控制逻辑电路要求制作和使用特别的电子控制电路，因此，就使得系统更加复杂，同时，增加了生产和日常维护的成本费用。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种蓄能系统，为电动汽车电气用户设备提供动力，以便解决上述问题。该专利技术生产成本低，且容易生产，尤其在充电和放电瞬间，能有效地控制功率和/或能量流。按照本专利技术，提供一种蓄能系统，向汽车电气用户设备提供动力。该蓄能系统包括蓄电池；与蓄电池接线端子并行连接的电容元件；在蓄电池和电容元件之间串行连接到蓄电池上的电感元件；蓄能系统，其特征在于在充电和放电瞬间，可以有效地调解蓄电池和电容元件之间的功率/能量流所测蓄电池电容量和所测电容元件电容量之比小于1； 所测蓄电池电容量和所测电感元件电感量之比小于1。附图说明下面结合附图，通过示例对本专利技术若干非限定性的实施例进行了介绍图1是混合机汽的传动系中机械连接电机和内燃机的四种可能方案；图2是按照本专利技术具有蓄能系统的混合机车传动系示意图；图3是热起动期间在一个标准汽车蓄电池的接线端子处测量的电压和电流的时间关系图；图4是图3的详图；图5和图6是热起动期间依据本专利技术的蓄能系统的电压和电流时间图表；图7是冷起动期间在一个标准汽车蓄电池的接线端子处测得的电压和电流的时间图表；图8和图9是冷起动期间依据本专利技术的蓄能系统的电压和电流时间图表；图10是再生制动期间一个标准汽车蓄电池接线端子处测得的电流的时间图表；图11和图12是再生制动期间依据本专利技术的蓄能系统的电压和电流时间图表。具体实施例方式图1中的序号1表示混合机车(图中未示)的整个传动系。传动系1包括内燃机2，该内燃机2具有一个通过插入离合器5与变速箱4相连接的驱动轴3；变速箱4带有通过离合器5的插入而与驱动轴3形成机械连接的输入轴6，和机械连接到混合机车的驱动轮(图中未示)的输出轴7。传动系1还包括既可作为电动机使用又可作为发电机使用的可逆电机8。在不同的实施例中，可逆电机8可安装在内燃机2的驱动轴3上，在离合器5的上游(图1a)；也有安装在变速箱4的输入轴6上，在离合器5的下游处(图1b)，也有安装在变速箱4的输出轴7上(图1c)，或连接到副轴9上，形成一个角度，与内燃机2的驱动轴3构成一个整体(图1d)。图2是图1d结构的示例，在这个示例中，可逆电机8连接到副轴9上，形成一个角度，与内燃机2的驱动轴3构成一个整体。更具体地说，副轴9连接在内燃机2的驱动轴上，与离合器5和变速箱4相对，并通过一个三角皮带传动机构11与滑轮10相连接，皮带传动机构同时将动能传输给辅助负载，而辅助负载是通过液压动力转向泵12和空调压缩机13来确定。最好通过电磁离合器14将滑轮10连接到内燃机2的驱动轴3。可逆电机8是一个交流电机，它通过双向电子变换器16与直流蓄能系统15电连接，从而使可逆电机8能够作为发电机和电动机工作。许多车上的直流电气设备17(内外照明设备、空调、收音机等)也都连接到蓄能系统15并由蓄能系统15直接供电。重要的是，图2的传动系1的结构，即使在内燃机2关闭的情况下，借助电磁离合器14可使车上的所有功能维持工作(动力转向、空调、电气设备等)。因此，传动系1能够在“停止一起动”模式下工作；在这种模式下，在汽车停止不动或将要停止时，内燃机2可以停车(一般都是在交通行驶车流拥堵情况下，诸如遇到红灯或交通路口让行时)，当司机踩下油门时，内燃机可以重新起动。此外，电子变换器16是双向的，图2中的传动系1可以在再生制动模式下工作，此时汽车的减速通常会产生电能，该电能便储存在蓄能系统15中，从而至少可回收部分动能。然而，这部分动能在普通汽车上，则会因为采用传统制动系统，而以热的形式被散发掉。蓄能系统15包括带有两个外部接线端子19的箱体18。在外部接线端子19上，连接有蓄电池20(例如一个12伏的铅酸电池)、与蓄电池20并联的电容元件21和与蓄电池20端部串行连接的电感元件22，该电感元件22接在蓄电池20和电容元件21之间。正如后面将要详细介绍并通过测试结果验证的那样，电感元件22在充电和放电瞬间，可以在蓄电池20和电容元件21之间进行功率和能量流的差动分配，与此同时，仍不影响这两个元件的互补特性。为了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于向汽车电气用户设备提供动力的蓄能系统（１５），该蓄能系统（１５）包括：　　　　蓄电池（２０）；　　　　与所述蓄电池（２０）接线端子并行连接的电容元件（２１）；　　　　在所述蓄电池（２０）和所述电容元件（２１）之间串行连接到所述蓄电池（２０）上的电感元件（２２）；　　　　所述蓄能系统（１５），其特征在于：在充电和放电瞬间，可以有效地调解所述蓄电池（２０）和所述电容元件（２１）之间的功率／能量流；　　　　所测蓄电池（２０）容量（Ａｈ）和所测电容元件（２１）电容量（Ｆ）之比小于１；和　　　　所测蓄电池（２０）容量（Ａｈ）和所测电感元件（２２）电感量（μＨ）之比小于１。

【技术特征摘要】
IT 2005-5-2 RM2005U0000551.一种用于向汽车电气用户设备提供动力的蓄能系统(15)，该蓄能系统(15)包括蓄电池(20)；与所述蓄电池(20)接线端子并行连接的电容元件(21)；在所述蓄电池(20)和所述电容元件(21)之间串行连接到所述蓄电池(20)上的电感元件(22)；所述蓄能系统(15)，其特征在于在充电和放电瞬间，可以有效地调解所述蓄电池(20)和所述电容元件(21)之间的功率/能量流；所测蓄电池(20)容量(Ah)和所测电容元件(21)电容量(F)之比小于1；和所测蓄电池(20)容量(Ah)和所测电感元件(22)电感量(μH)之比小于1。2.根据权利要求1所述的蓄能系统(15)，其特征在于所测蓄电池(20)容量(Ah)和所测电感元件(22)电感量(μH)之比低于0.5。3.根据权利要求1所述的蓄能系统(15)，其特征在于所测蓄电池(20)容量(Ah)和所测电感元件(22)电感量(μH)之比低于0.25。4.根据权利要求1所述的蓄能系统(15)，其特征在于首先确定所述电容元件(21)的电容量，然后，所述电感元件(22)的电感量作为所述电容元件(21)的电容量的函数来确定。5.根据权利要求4所述的蓄能系统(15)，其特征在于所述电容元件(21)的电容量应能使所述电容元件(21)储存足够的能量以在放电瞬间预先确定的初始时间间隔期间独立地向汽车电气用户设备供电。6.根据权利要求5所述的蓄能系统(15)，其特征在于所述电容元件(21)的规格应满足以下要求-在所述放电瞬间的初始时间间隔期间，所述电容元件(21)可承受的最大电流大于所述电容元件(21)的最大供电电流；-所述电容元件(21)可承受的最大电压大于最大充电电压；-在所述放电瞬间初始时间间隔期间，所述电容元件(21)能够提供的能量大于电气用户设备所要求的能量；-在所述放电瞬间初始时间间隔结束时，所述电容元件(21)接线端子处的电压大于电气用户设备的最小电源电压；7.根据权利要求6所述的蓄能系统(15)，其特征在于所述电容元件(21)的规格可按照下述公式确定ETRANS=12·C·(VNOM2-VMIN2)]]>式中ETRANS在所述放电瞬间初始时间间隔期间，电气用户设备所需要的能量；C 所述电容元件(21)的总电容量；VNOM所述电容元件(21)接线端子处的额定静止电压；VMIN电气用户设备的最小电源电压。8.根据权利要求4所述的蓄能系统(15)，其特征在于所述电容元件(21)的电容量规格应在充电瞬间的预先确定初始时间间隔期间能使所述电容元件(21)吸收汽车的电气用户设备所提供的能量。9.根据权利要求8所述的蓄能系统(15)，其特征在于所述电容元件(21)的规格按照下式确定ETRANS=12·C·(VMAX2-VNOM2)]]>式中ETRANS在所述充电瞬间的初始时间间隔期间，电气用户设备所提供的能量；C 所述电容元件(21)的总电容量；VNOM所述电容元件(21)接线端子处的额定静止电压；VMAX在所述充电瞬间初始时间间隔期间，所述电容元件(21)接线端子处的最大充电电压。10.根据权利要求1所述的蓄能系统(15)，其特征在于所述电感元件(22)的电感量可按下式给出L＝RT·τ式中L 所述电感元件(22)的电感量；RT等于所述蓄电池(20)内部电阻RB和所述电感元件(22)电阻RL之和的总电阻；τ 所述蓄电池(20)和电感元件(22)所确定的串联支路的时间常数，该时间常数范围在放电瞬间预定初始时间间隔的1/3和1/5之间。11.根据权利要求10所述的蓄能系统(15)，其特征在于所述蓄电池(20)和所述电感元件(22)所确定的串联支路的时间常数等于放电瞬间预定初始时间间隔的1/4。12.根据权利要求1所述的蓄能系统(15)，其特征在于一个放电瞬间的初始时间间隔的长短是该放电瞬间所述蓄能系统(15)需提供的供电电流的时间模式的函数和该放电瞬间所述蓄电池(20)所提供的期望最大供电电流的函数。13.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：安格罗普萨蒂，迈克尔帕内斯，
申请(专利权)人：麦格奈蒂玛瑞丽力特恩有限公司，意大利国立新环境技术能源事务局，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]