[发明专利]一种用于混合动力汽车的储能系统

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明的主要目的，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，本发明的解决方案是：

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SOC参数送入充电处理器，当SOC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，本发明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；