[发明专利]一种纯电动汽车用动力电池系统

说明书

技术领域

本发明属于纯电动汽车领域，尤其涉及一种纯电动汽车超快速充放电电池设备。

背景技术

众所周知，内燃机驱动汽车行驶过程中排放的废气中含有CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物，容易在城市中积聚形成酸雨、酸雾及光化学烟雾。同时，内燃机驱动汽车行驶过程中产生的噪声对人的听觉、神经、心血管、消化、内分泌、免疫系统也有危害。相比于内燃机驱动汽车，纯电动汽车在行驶过程中不产生气味、机械震荡小、电动机噪音低、无需机械换挡，对于加强环境保护和提高驾乘人员行车舒适度有重要的意义。此外，已有研究表明纯电动汽车的能源效率高于内燃机驱动汽车，特别适用于在城市中运行。因此，纯电动汽车具有广阔的应用市场和重要的社会价值。

纯电动汽车通常由预先充满电的蓄电池，特别是大容量电瓶，作为动力电池供电给电动机，由电动机直接驱动车辆运行，因此，该动力电池的容量和性能直接决定了纯电动汽车的时速、启动速度和行驶里程。传统的蓄电池有铅酸电池、锌碳电池和锂电池等。传统的纯电动汽车电池系统中通常包含有电容电池组结构，以提供纯电动汽车启动瞬间要求的大电流输入以驱动电动机。现有纯电动汽车的电池管理系统，普遍使用电容电池组与蓄电池简单并联提供电源输出(如图1所示)，在行驶过程中主要由蓄电池提供电能作为电动汽车驱动动力，在车辆启动等需要瞬间大电流时由电容电池组瞬间供电，而在电容电池组瞬间放电后，蓄电池给电容充电以备下次瞬间放电时使用。该系统的缺点在于，电池系统中的电容电池组仅仅用于提供车辆启动等需要瞬间大电流的情形，而电容电池组没有作为大容量储能单元储备行驶过程中需要的驱动能源。此外，受限于现有的蓄电池技术，该动力电池系统也不能实现超快速充电，从而限制了纯电动汽车的进一步推广和应用。

发明内容

针对以上的技术问题，本发明提出了一种结构简单、低成本高效率、能够实现超快速充电的纯电动汽车用动力电池系统。

本发明为解决其技术问题所提出的技术方案是：

一种纯电动汽车用动力电池系统，包括蓄电池组、超级电容电池组和超快速充放电管理控制系统，所述超快速充放电控制系统与所述蓄电池组和所述超级电容电池组分别连接，所述超快速充放电控制系统由两组或两组以上的数位信号处理器和一个双向升降压电源变换器组成，所述数位信号处理器控制所述蓄电池组和所述超级电容电池组的温度和压力，所述双向升降压电源变换器控制所述超级电容电池组的充放电，其特征在于，所述超级电容电池组输出的电能用于提供汽车行驶过程中需要的动力，所述超级电容电池组吸收并存储在汽车行驶中产生的输入电能，其特征还在于，在以起始电压310V、终止电压24V的放电条件下，所述超级电容电池组释放的电容电量不低于所述超级电容电池组全部电容电池容量的92％。

作为上述技术方案的改进，所述超快速充放电管理控制系统检测到所述蓄电池组电量未充满时，控制所述超级电容电池组向蓄电池充电。因此，在汽车行驶过程中产生的电能总是优先输入并存放到所述超级电容电池组中。

作为上述技术方案的改进，所述超快速充放电管理控制系统检测到所述超级电容电池组输出电压低于24V时，控制所述超级电容电池组停止对汽车供电的同时控制所述蓄电池开始对汽车供电，用于提供汽车行驶过程中需要的动力。

进一步的，所述动力电池系统的单次充电存储电能不低于40Kwh，优选的，单次充电后，所述超级电容电池组储存电能量20Kwh，所述蓄电池储存电能能量20Kwh。需要说明的是，本发明提供的动力电池系统管理的超级电容电池组与蓄电池的容量比例分配，本领域的技术人员可以根据实际需要，不经过创造性劳动进行灵活分配以实现更多方案。

进一步的，所述动力电池系统可以实现充电时间为10分钟-8小时的不同充电方式，优选的，充电时间为40分钟，更优选的，充电时间为10分钟。本发明提供的动力电池系统充电时的输入电压为交流110-220V，可以有以下四种充电方式：

1，超快速充电：采用360A充电器，只给电容电池充电，以实现10分钟充满20Kwh，该充电方式需要专门供电装置；

2，快速充电：分别采用100A电流给超级电容电池组和50A电流给蓄电池组同时充电，充满电容电池后，如以充满蓄电池电量50％判断为蓄电池充满，总共充电30Kwh电量，充电时间约为40分钟，此种充电方式需要专门供电装置；

3，应急充电：同时装备本发明提供的动力电池系统的两辆汽车之间可以相互充电，此种充电方式需要专用供电线缆；