[发明专利]车用复合储能系统

说明书

本发明涉及一种能量存储系统，尤其涉及一种车用复合储能系统，属于新能源汽车技术领域。该车用复合储能系统包括：能量型电池组、功率型电池组、开关K1，能量型电池组与功率型电池组的一对同极性端并联在一起连接到对应极性的直流母线上，能量型电池组的另一端与开关K1串联后与功率型电池组的另一端并联，然后再连接到对应极性的直流母线上，直流母线连接动力系统负载，两电池组中的至少一组配备电池管理系统，电池管理系统对开关K1进行控制。其能使两种电池组都工作在最佳的工况，充放发挥各自的优势。

技术领域

本发明涉及一种能量存储系统，尤其涉及一种车用复合储能系统，属于新能源汽车技术领域。

背景技术

随着能源危机和全球变暖问题的日趋严峻，节能减排已成为全球汽车行业的紧迫任务，新能源汽车因此得到了快速的发展，而混合动力汽车和纯电动车是新能源汽车中最有发展前景的两类。

混合动力汽车的动力系统主要由动力单元、储能系统和电驱动系统构成，纯电动汽车只有储能系统和电驱动系统。其中储能系统肩负着向电驱动系统提供电能并吸收电驱动系统在发电和或制动过程中输出的电能，储能系统的效率、容量和功率决定了混合动力系统的动力性和经济性。

储能系统中的储能元件主要有能量型动力电池、功率型动力电池和超级电容等，其中能量型动力电池的特点是能量密度高、成本低，但功率密度低、大倍率充放电效率低至85％以下、寿命短(300～2000循环)；功率型动力电池能量密度较高、成本较高、功率密度大、大倍率充放电效率在90％左右、寿命较长(2000～20000循环)；超级电容能量密度很低、成本很高、功率密度非常大、大倍率充放电效率高95％、寿命很长(1000000循环)。

在实际应用中，是综合考虑车辆使用需求和成本来选择储能元件和系统结构的。在申请号为201210066119.X的专利申请中，对现有的复合储能系统做出了分析并提出了一种基于电池和超级电容的混合储能系统。但是基于超级电容的复合储能系统受到超级电容电压特性软输出电压波动大的制约，需要使用双向DCDC稳定电压、或使用电池分担功率降低电压波动、或牺牲电机控制器的效率和动力性以适应宽电压范围。对于如图1和图2所示的低成本的超级电容与电池混合系统，是通过二极管将电池并联到超级电容上，电池只向超级电容充电，超级电容不向电池充电。如图3所示，该系统在释放能量的时候是超级电容先独立放电、然后超级电容电压下降到与电池相同，此后由于电池电压特性比电容硬，电池就需要承担起放电的大部分功率。如图4所示，此种系统在吸收能量时只有超级电容独立工作，不能重复利用电池的充电能力；该系统能量和功率的混合度都很低，使超级电容和动力电池的容量都不能减配，成本较高。

同时由于能量型电池充电性能远低于放电性能，且0℃以下不能充电，限制了制动能量回收的比例和深度，严重影响经济性。

发明内容

针对上述不足，本发明提供一种车用复合储能系统。

其技术方案为：一种车用复合储能系统，其包括：能量型电池组、功率型电池组、开关K1，能量型电池组与功率型电池组的开路电压范围有交集，能量型电池组与功率型电池组的一对同极性端并联在一起连接到对应极性的直流母线上，能量型电池组的另一端与开关K1串联后与功率型电池组的另一端并联，然后再连接到对应极性的直流母线上，直流母线连接动力系统负载，其中动力系统负载包括电机控制器，所述能量型电池组和功率型电池组中的至少一组配备电池管理系统，电池管理系统对开关K1进行控制；开关K1并联二极管D1，当开关K1断开的情况下，二极管D1在能量型电池组放电时导通。可以在功率型电池组充电电压高于能量型电池组时断开开关使用二极管D1保护能量型电池组防止过压。

进一步地，在能量型电池组与直流母线之间串联功率调节阻抗Z，以改变能量型电池组与直流母线间的等效内阻，从而统一调整功率分配比例。

进一步地，在开关K1上串联功率调节阻抗Z，然后与二极管D1并联，以独立调节充电功率分配比例。