[发明专利]一种混合动力系统及其冷启动方法

说明书

本发明提供了一种混合动力系统，动力电池为传动机构提供动力电源，所述动力电池包括超级电容模块和锂电池模块；DC‑DC转换模块在控制电源和所述动力电池之间实现双向充电；发动机在所述动力电池能量不足时用于为所述传动机构提供动力能量；助力回收电机在所述发动机制动时回收能量并将其存储于所述动力电池中，在所述发动机启动时启动所述发动机，在所述发动机加速时对所述发动机进行加速助力；混合动力控制单元与所述动力电池、DC‑DC转换模块、控制电源、和助力回收电机分别连接，所述混合动力控制单元控制协调所述混合动力系统内部的工作。本发明的优点是取消了发动机专用的启动电机，减少物料成本，节约车内空间，同时降低了控制电源的性能要求。

技术领域

本发明涉及汽车的动力系统领域，尤其涉及一种混合动力系统及其冷启动方法。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的交通工具。由于对环境影响相对传统汽车较小，是目前比较推荐的车型。电动汽车分为：纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(PHEV)、燃料电池汽车(FCEV)。目前，纯电动汽车受限于充电设施不完善，不能得到普遍的应用。混合动力汽车由电池和燃料两种能源相互补充，共同提供交通工具动力，由于其使用的燃料能够得到及时补充而具备更佳的灵活性，因此混合动力汽车是目前的主力车型。

如图1所示，传统的混合动力系统3’包含2个启动电机：12V启动电机和助力回收电机。之所以要在系统中同时使用2个启动电机的原因是由动力电池(主要指48V电池)低温性能差造成的。现有技术中的动力电池均为单一的锂电池，出于成本控制的考虑，其容量多在8Ah到10Ah之间。但锂电池在低温下(-10～-30℃)的放电能力存在大幅度下降的情况，即在低温下(-10～-30℃)环境下，即便锂电池的电容量足够，其瞬时输出电流仍不足以支撑助力回收电机启动发动机，从而使系统不得不保留传统的控制电源和发动机专用的12V启动电机。现有技术中的12V电池一般为铅酸电池，其在上述低温下的输出电流足够支撑12V启动电机启动发动机，因而现有的混合动力系统不得不同时保留大容量控制电源和12V电机，以支持低温冷启动的工况。为了覆盖低温冷启动的工况，动力系统又对控制电源的容量和放电功率有一定要求，提高了生产成本。同时传统电机还附加了启动时间长、启动噪声大的缺点。

综上，传统的混合动力系统的缺点在于必须同时包含2组高性能、大容量的电池(48V和12V)，动力系统存在冗余，电池利用率不够高，动力系统成本居高不下。

发明内容

为了解决上述问题，降低对电池性能的要求，减少冗余，降低成本，本发明提供一种混合动力系统，使动力电池(48V电池)能够用于低温冷启动，从而降低对控制电源容量和放电功率的要求。明确隔离48V电池和控制电源的使用范围，做到48V电池专供交通工具动力使用，控制电源专供交通工具的控制系统使用。所谓控制系统，不仅包括控制交通工具行驶姿态的用电设备，还广义的包括了各种为了行驶的安全性、舒适性和便捷性而设计的其他多种用电设备。

本发明提出了一种混合动力系统，为交通工具提供动力，包括：动力电池、混合动力控制单元、DC-DC转换模块、控制电源、助力回收电机、和发动机；

所述动力电池与所述交通工具中的传动机构连接，为所述传动机构提供动力电源，所述动力电池包括超级电容模块和锂电池模块；

所述DC-DC转换模块分别连接所述控制电源和所述动力电池，在所述控制电源和所述动力电池之间实现双向充电；

所述控制电源与所述交通工具的控制系统连接，用于为所述交通工具的控制系统供电；

所述发动机在所述动力电池能量不足时用于为所述传动机构提供动力能量；

所述助力回收电机与所述发动机连接，在所述发动机制动时回收能量并将其存储于所述动力电池中，在所述发动机启动时启动所述发动机，在所述发动机加速时对所述发动机进行加速助力；