一种用于混合动力汽车的储能系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于混合动力汽车的储能系统，包括至少一个由若干电池串联而成的电池组和至少一条由若干超级电容串联而成的电容支路，还包括电池放电控制电路和电池充电控制电路，其中电池放电控制电路的输入端连接所有电池组的输入端，而输出端连接所有电容支路的输入端，所有电池组、电容支路的负极相连；电池充电控制电路的输入端连接发电机的供电端，输出端也连接至所有电池组的输入端。此种储能系统可克服现有各种储能装置的缺陷，结合超级电容与电池的优点，延长整体的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及混合动力的车辆领域，特别是指应用于此类车辆的储能系统。
技术介绍
传统的车辆都是采用汽油或柴油作为行驶动力，由于汽油或柴油在燃烧过程中会 产生大量的废气，严重污染环境，另外，汽油或柴油都是由石油提炼而成，目前石油的储存 量也日渐减少，因此人们开始尝试使用洁净的电力驱动，逐渐取代传统的耗油车辆，不论是 日渐成熟的混合动力汽车，或是尚未普及的电动汽车，关于电力储能是一个非常重要的问 题，由于汽车的储能是用于其移动行驶，因此必须确保储存有足够的电量，目前用于混合动 力汽车的储能装置主要有以下几种(1)如图1所示，其是采用若干超级电容10依次串联，作为储能装置，再与能量转 换装置20(如逆变器)电气连接，由超级电容的特性可知，其质量小、安全可靠、充放电快 速、充放电效率高，有利于汽车在制动过程中能量的回收控制，然而，由于超级电容10的容 量有限，其储存的电量较低，在一些特殊工况下(如持续爬坡工况等)，可能出现亏电现象， 影响汽车的正常行驶；(2)如图2所示，其是采用若干电池30(如铅酸电池、镍氢电池、锂电池等)依次串 联，作为储能装置，再与能量转换装置40 (如逆变器)电气连接，与前述超级电容10相对， 电池30具有储存电量多的特点，具备可持续放电的能力，然而，其充放电能力较弱，充放电 效率较低，使用寿命短，有燃爆风险，并且在实际使用中，多数采用plug-in的结构，这样就 需要进行长时间的外充电以补充电量，使得系统结构复杂，且需要外部充电配套措施；(3)如图3所示，是另一种储能装置，其是先将若干电池50串联，将若干超级电容 60串联，然后再将两个串联支路进行并联，且电池50所在的支路还正向串接一二极管70， 用于防止锂电池50参与制动能量回收；此种装置尽管是结合了电池和超级电容的特点，利 用超级电容60回收制动能量，且制动能量的回收效率高，但由于元器件的特性决定了电池 50是作为主要的储能元件，从而电池50参与供电工作的时间长，致使电池50的使用寿命 短，且超级电容60可使用电压的范围较小，利用率较低。综合前述，可知现有的几种用于混合动力汽车的储能装置均有其不足存在，本发 明人乃针对此类问题进行深入研究，终有本案产生。
技术实现思路
本专利技术的主要目的，在于提供一种用于混合动力汽车的储能系统，其可克服现有 各种储能装置的缺陷，结合超级电容与电池的优点，延长整体的使用寿命。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是一种用于混合动力汽车的储能系统，包括至少一个由若干电池串联而成的电池组 和至少一条由若干超级电容串联而成的电容支路，还包括电池放电控制电路和电池充电控 制电路，其中电池放电控制电路的输入端连接所有电池组的输入端，而输出端连接所有电容支路的输入端，所有电池组、电容支路的负极相连；电池充电控制电路的输入端连接发电 机的供电端，输出端也连接至所有电池组的输入端。 上述电池放电控制电路包括放电二极管、IGBT/接触器、放电处理器及超级电容电 压检测电路；放电二极管的正极连接所有电池组的输入端，负极连接IGBT/接触器的一端， 而IGBT/接触器的另一端连接所有电容支路的输入端，而超级电容电压检测电路连接在电 容支路的两端，将检测的电压值送入放电处理器，放电处理器在检测电压值低于预设值时 控制IGBT/接触器闭合，使其所在电路连通。 上述电池放电控制电路还包括连接在所有电池组的输入端与所有电容支路的输 入端之间的熔断器。上述电池充电控制电路包括充电二极管、IGBT/接触器、充电处理器和电池电压检 测电路；IGBT/接触器的一端连接发电机的供电端，另一端连接充电二极管的正极，而二极 管的负极连接所有电池组的输入端，且电池电压检测电路与电池组连接，将检测的S0C参 数送入充电处理器，当S0C的检测值低于预设值时，充电处理器控制IGBT/接触器闭合，使 其所在电路连通，对电池组进行供电。上述储能系统还包括一控制电容支路为电池组充电的DC/DC充电控制电路，连接 在电容支路的输入端与电池组的输入端之间，并与电池放电控制电路并联。采用上述方案后，本专利技术同时采用电池和超级电容作为储能单元，并以超级电容 为主储能，电池为备用储能，通过电池充电控制电路和电池放电控制电路来实现电池的充 放电控制，使得电池在大部分时间不参与工作，而只有在电容支路的电量不足时才接入系 统工作，具有以下特点(1)为保护电池并提高制动能量的回收效率，电池并不参与制动能量回收，避免电 池因大功率充电而导致性能下降，也避免电池充放电效率较低的缺陷；(2)电池仅作为储能系统的备用电源，在汽车运行过程中的大部分时间并不参与 工作，因此可大大延长使用寿命；(3)由于电池的使用时间较短，且使用电压范围小，因此可选用具有大倍率放电能 量的功率型电池，并较大幅度地降低电池组的总额定电压；(4)以超级电容作为主要储能元件，可利用其充放电效率高的优点，储能系统安全 可靠，使用寿命长。附图说明图1是现有利用超级电容作为储能装置的电路图2是现有利用电池作为储能装置的电路图3是现有利用超级电容与电池并联作为储能装置的电路图图4是本专利技术的电路图5是本专利技术的较佳电路实例图6是电池放电控制电路的工作原理图7是电池充电控制电路的工作原理图。具体实施例方式以下将结合附图及电路实例对本专利技术的结构及有益效果进行详细说明。如图4所示，本专利技术提供一种用于混合动力汽车的储能系统，包括至少一个电池 组1、至少一个电容支路2、电池充电控制电路3和电池放电控制电路4，下面分别介绍。各电池组1由若干电池依次串联而成，所述电池可以是铅酸电池、镍氢电池、锂电 池等，可同时参考图5所示，且各电池组1是相互并联的关系，本实施例中仅采用一个电池 组；且发电机5 (如永磁发电机、开关磁阻发电机等)还连接在电池组1的两端，用于必要时 为电池组1和电容支路2进行充电。各电容支路2均是由若干超级电容依次串联而成，此实施例中是使用了两条电容 支路2，具体数量可视汽车型号等情况而确定，且所有电容支路2是相互并联的关系。电池充电控制电路3连接在发电机5与电池组1的输入端之间，用于控制发电机 5对电池组1的充电；具体来说，电池充电控制电路3包括充电IGBT 31 (当然也可使用接 触器)、充电二极管32、充电处理器和电池电压检测电路。充电IGBT 31连接在发电机5的 供电端与电池组1的输入端之间，电池电压检测电路(图中未示)与电池组1连接，用于检 测电池组1的S0C参数，并送入充电处理器(图中未示)；所述充电处理器依据电池S0C控 制充电IGBT 31的开关状态，进行充电控制。电池放电控制电路4连接在电池组1的输入端与电容支路2的输入端之间，用于 控制电池组1放电与否，所述电池放电控制电路4包括放电IGBT 41 (当然也可使用接触 器)、放电二极管42、放电处理器和超级电容电压检测电路。其中，放电IGBT 41连接在电 池组1的输入端与电容支路2的输入端之间，超级电容电压检测电路(图中未示)与电容 支路2的两极对应连接，用于检测电容支路2的端电压，并送入放电处理器(图中未示)，而 放电处理器依据超级电容的电压值来控制放电IGBT 41的闭合或断开动作，从而控制其所 在电路的通断，进行放电控制。如图5所示，是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于混合动力汽车的储能系统，包括至少一个由若干电池串联而成的电池组和至少一条由若干超级电容串联而成的电容支路，其特征在于：还包括电池放电控制电路和电池充电控制电路，其中电池放电控制电路的输入端连接所有电池组的输入端，而输出端连接所有电容支路的输入端，所有电池组、电容支路的负极相连；电池充电控制电路的输入端连接发电机的供电端，输出端也连接至所有电池组的输入端。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：林宜备，林剑健，房永强，
申请(专利权)人：厦门金龙旅行车有限公司，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]