[发明专利]一种目字型电动汽车混合电源装置

说明书

技术领域：

本发明属于能源动力技术领域，涉及一种目字型电动汽车混合电源装置，通过对动力需求的重新分配，优化配置不同储能装置的工作状态，使得每一种储能装置都可以尽可能工作在自己最为适合的工况，实现能量转换或能量输出的效率、寿命、成本、可靠性等性能的优化。

背景技术：

目前，电动汽车的电池系统主要采用锂电池，虽然锂电池在适应车辆行驶的动态动力需求的能力上，明显优于发动机，但是目前常用的整体电池组结构还是存在不足，主要体现在电池组设计的成本，寿命、容量等参数的相互矛盾上，不管是混合动力汽车，还是纯电动汽车，电池组需要承担车辆动力需求的动态部分，为驱动电机直接提供能量的电池组经常工作在大幅度的动态变换工况，现有的单一整体电池组设计结构中电池必须满足这种动态动力需求，对于锂电池同样存在一个最优工况的问题。如果将电动汽车的锂电池组也采用混合结构，理论上可以在满足动力需求、续驶里程的条件下，大幅度降低电池组成本，有效延长电池组寿命，但是实际统计数据表明，整体电池组的装车实际使用寿命均明显低于电芯的台架试验寿命，其中的可能主要原因是电池组在装车环境下，其工作状态的匹配不合理。混合储能的结构前人已做过多种结构方案，包括锂电池+超级电容、铅酸电池+超级电容、锂电池+铅酸电池，但基本是两种储能装置直接并联的方式，很难达到理想的效果，这是由于直接并联由于两者的电压平台始终保持一致，无法根本上实现两者的工作状态解耦，也就不能完全实现两者工况的同时最优。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种目字型电动汽车混合电源装置，该装置通过两组储能装置的合理切换实现储能装置电能输出不中断条件下的过充、过放和温度保护等功能，通过对两组储能装置进行隔离切换控制，能有效提高系统状态参数的估算精度，并有效回收再利用再生制动能量。

为了实现上述目的，本发明所述目字型电动汽车混合电源装置的主体结构包括驱动电机、电机控制器、第一储能装置、第二储能装置、第一电感、第二电感、第一开关、第二开关、第三开关、发电装置、电子控制单元、直流充放电接口、第一连接点、第二连接点、第三连接点、第四连接点、通讯总线和控制线；第一开关、第二开关和第三开关依次串联连接，第一开关和第二开关之间设有第一连接点，第二开关和第三开关之间设有第二连接点，第一开关与发电装置的正极连接，第三开关与第二储能装置的负极连接；第一储能装置、第二储能装置和发电装置依次串联连接，第一储能装置的负极与第二储能装置的正极电连接，第一储能装置的正极与发电装置的负极电连接，第一储能装置和第二储能装置之间设有第三连接点，第一储能装置和发电装置之间设有第四连接点；第一电感的两端分别与第一连接点和第四连接点连接；第二电感的两端分别与第二连接点和第三连接点连接；第一储能装置的正极与电机控制器的直流输入正极电连接，负极与电机控制器的直流输入负极电连接；电机控制器的输出端与驱动电机电连接；直流充放电接口的正极端子和负极端子分别连接第二储能装置的正极和负极；电子控制单元通过通讯总线分别与第一储能装置、第二储能装置、发电装置和直流充放电接口连接进行状态数据交换，并控制发电装置输出电流；电子控制单元通过控制线分别与第一开关、第二开关和第三开关连接，控制第一开关、第二开关、第三开关的导通与关断。

本发明所述第一开关、第二开关和第三开关均为场效应管、绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或其他类型固态开关器件；第一储能装置为直流功率型储能装置，包括动力锂电池组或超级电容等，第二储能装置为直流储能型电池组，包括储能锂电池组或铅酸电池等储能型电池，发电装置为直流输出的电能输出装置，包括内燃发电机组或燃料电池。

本发明所述电子控制单元控制第一开关、第二开关和第三开关工作在不同的导通与关断状态，实现第一储能装置、第二储能装置和发电装置相互之间的电能转移。

本发明对电动汽车混合电源进行控制的工作原理为：电子控制单元通过通讯总线实时读取第一储能装置和第二储能装置的荷电(SOC)状态，根据两者的荷电状态控制第一开关和第二开关的导通与关断以及发电装置的开启与关闭，具体步骤为：

(1)、电子控制单元通过直流充放电接口判断整个装置是否处于充电状态，如果是充电状态，进入充电循环(2)，如果不是充电状态，进入放电循环(3)；

(2)充电循环：

第一步，关闭发电装置；