[发明专利]混合动力电源系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合动力系统，尤其涉及一种具有燃料电池以及锂离子电池的混合动力电源系统。

背景技术

目前，各国都在致力于研发和推广使用电动汽车，以解决日益严重的能源紧缺和空气污染等问题。其中，对具有锂离子电池与燃料电池混合动力系统的电动汽车的研究引起了人们的广泛关注。该混合动力系统主要包括多个锂离子电池单体串联的锂离子电池组，以及多个燃料电池单体串联的燃料电池组作为储能动力源分别或同时给汽车提供动力。

在燃料电池与锂离子电池作为储能动力源的混合动力系统中，通常用燃料电池组整体对锂离子电池组整体充电。然而，对于锂离子电池组而言，由于生产工艺水平的制约，锂离子电池单体之间的性能在生产或使用的过程中具有一定的差异性。这种差异性会使锂离子电池单体间充放电不均衡而导致某个锂离子电池单体过充或过放，从而引起锂离子电池的漏液、燃烧、起火、爆炸，引发严重的安全性事故。即使采取措施避免过充、过放，电池组的性能也会取决于性能最差的单体电池，使整个锂离子电池组的充放电容量、循环寿命大大降低。

现有技术中通常采用电池管理系统（Battery Management System）来对锂离子电池组进行充放电控制以解决锂离子电池单体在充放电过程中的不一致性。如：在充电过程中，当锂离子电池组中的某一锂离子电池单体已充满电，而相邻锂离子电池单体还未充满时，需要通过电池管理系统保持整个锂离子电池组的充电一致性。然而，这种充放电管理方式对锂离子电池组电量的有效利用率不高，且此类电池管理系统比较复杂，导致混合动力系统的成本一直无法降低。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种具有较长循环使用寿命且成本较低的混合动力电源系统。

一种混合动力电源系统，包括多个相互串联的电源模块，每一该电源模块包括一燃料电池单元以及一锂离子电池单元，该燃料电池单元包括两个以上相互串联的燃料电池单体，该锂离子电池单元包含一个或两个以上相互并联的锂离子电池单体，其中，该燃料电池单元与该锂离子电池单元并联连接，用于给该锂离子电池单元充电。

相较于现有技术，本发明实施例中所述混合动力电源系统中的每个锂离子电池单体或单体并联组成的锂离子电池单元分别通过各自的燃料电池单元对其进行充电管理，从而无需解决锂离子电池单元间的充放电一致性，且提高了串联的锂离子单元向负载供电的电量有效利用率。相应地，用于充放电控制的电池管理单元不再需要额外的电路来调节串联的锂离子电池单元间的充放电不一致性，降低了电池管理单元的复杂度，从而降低了电池管理系统的成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的混合动力电源系统结构示意框图。

图2为本发明实施例提供的混合动力电源系统连接方式示意图。

图3为本发明实施例提供的混合动力电源系统中的单个电源模块的结构示意框图。

图4为燃料电池以及锂离子电池放电特性曲线示意图。

图5为本发明实施例提供的混合动力电源系统中电源模块自适应供电电压-电流曲线图，其中该电源模块供电电流小于燃料电池单元最大输出电流。

图6为本发明实施例提供的混合动力电源系统中电源模块自适应供电电压-电流曲线图，其中该电源模块供电电流大于燃料电池单元最大输出电流。

图7为本发明实施例提供的混合动力电源系统自适应充电以及供电过程电压-电流曲线图。

图8为本发明实施例提供的混合动力电源系统中的电池管理单元功能框图。

主要元件符号说明