CN205686199U - 功率型与储能型锂电组成的复合电源及电动汽车复合电源 - Google Patents
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Abstract
一种功率型与储能型锂电组成的复合电源及电动汽车复合电源，该复合电源系统包括功率型锂电池和储能型锂电池，功率型锂电池通过可控开关B组成的线路与储能型锂电池通过可控开关A组成的线路并联，功率型锂电池通过可控开关B组成的线路与储能型锂电池通过可控开关A组成的线路并联后一端与电池管理系统连接，另一端与电流缓冲器连接，电池管理系统、可控开关A和可控开关B分别连接到整机控制器。电流缓冲器与电机驱动器连接，电机驱动器与电机连接，整机控制器是整车控制器，电机驱动器、油门和刹车分别与整车控制器连接。解决目前复合电源系统中电压平台不一致、自放电严重，价格昂贵等技术问题，提高整车的行驶性能和安全性。
Description
技术领域
本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种适合应用于电动汽车的复合电源技术。
背景技术
随着能源问题和环境保护问题的日益严峻，电动汽车技术越来越引起人们的关注，电池系统作为电动汽车的能量提供源和重要组成部分，其性能关系着整车的行驶性能和安全性。
为了适应复杂工况尤其是大电流情况下的电池充放电问题，复合电源系统被提出应用，其能兼顾电池的储能需求和大功率放电需求。目前的复合电源主要由铅酸或锂电池搭配超级电容组成。但由于超级电容的电压平台与铅酸或锂电池并不一致，而且超级电容还存在自放电严重，价格昂贵等问题，因此在实际应用中存在一定的苦难。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种功率型与储能型锂电组成的复合电源及电动汽车复合电源，解决目前复合电源系统中电压平台不一致、自放电严重，价格昂贵等技术问题，充分兼顾电动汽车能源系统的储能需求和大功率放电需求。延长电池系统的使用寿命，提高整车的行驶性能和安全性。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统，包括功率型锂电池和储能型锂电池，功率型锂电池通过可控开关B组成的线路与储能型锂电池通过可控开关A组成的线路并联，功率型锂电池通过可控开关B组成的线路与储能型锂电池通过可控开关A组成的线路并联后一端与电池管理系统连接，另一端与电流缓冲器连接，电池管理系统、可控开关A和可控开关B分别连接到整机控制器。
进一步的，本实用新型的功率型锂电池选用以高功率密度为特点的主要用于瞬间高功率输出、输入的锂电池。
进一步的，本实用新型的储能型锂电池选用以高能量密度为特点的主要用于高能量输出、输入的锂电池。
进一步的，本实用新型的功率型锂电池放电深度小于储能型锂电池。
进一步的，本实用新型的可控开关选用可控功率开关，可实现直流电流通断。
一种上述由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统的电动汽车复合电源系统，所述电流缓冲器与电机驱动器连接，电机驱动器与电机连接，所述整机控制器是整车控制器，电机驱动器、油门和刹车分别与整车控制器连接。
进一步的，本实用新型的电机为交流异步电机或永磁同步电机。
采用上述技术方案，本实用新型有以下技术效果：本实用新型提出的功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统，电压平台一致、避免自放电状态的出现，造价低，充分兼顾电动汽车能源系统的储能需求和大功率放电需求。延长电池系统的使用寿命，提高整车的行驶性能和安全性。同时，功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统还可以作为其他电动设备的电源使用，其用途非常广泛。
本实用新型除了在纯电动汽车、混合动力汽车上应用，其在风能、太阳能等能源行业中，也可以作为储能设备使用。以功率型锂电池接受较大功率电流充电，提高电能接受效率，延长储能设备寿命。
附图说明
图1是本实用新型功率型锂电与储能型锂电组成的电动汽车复合电源系统简图。
图2是本实用新型电动汽车行驶阶段电机负载需求较小电流时的电流流向图。
图3是本实用新型电动汽车行驶阶段电机负载需求较大电流时的电流流向图。
图4是本实用新型电动汽车行驶阶段功率型锂电SOC接近下阈值，负载需求较小时电流流向图。
图5是本实用新型电动汽车行驶阶段功率型锂电SOC接近下阈值，负载需求较大时电流流向图。
图6是本实用新型电动汽车充电阶段功率型锂电SOC较低时电流流向图。
图7是本实用新型电动汽车充电阶段功率型锂电SOC接近上阈值时电流流向图。
图8是本实用新型电动汽车能量回收阶段功率型锂电SOC较低时的电流流向图。
图9是本实用新型电动汽车能量回收阶段功率型锂电SOC接近上阈值时的电流流向图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施例如下，但本实用新型并不局限于以下实施例。下面结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示的一种由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统，包括功率型锂电池和储能型锂电池，功率型锂电池通过可控开关B组成的线路与储能型锂电池通过可控开关A组成的线路并联，功率型锂电池通过可控开关B组成的线路与储能型锂电池通过可控开关A组成的线路并联后一端与电池管理系统连接，另一端与电流缓冲器连接，电池管理系统、可控开关A和可控开关B分别连接到整机控制器。本实用新型的功率型锂电池选用以高功率密度为特点的主要用于瞬间高功率输出、输入的锂电池。储能型锂电池选用以高能量密度为特点的主要用于高能量输出、输入的锂电池。功率型锂电池与储能型锂电池共用BMS，减少零部件数量和重量。功率型锂电池和储能型锂电池的容量成一定的比例配置，具体比例视使用情况而定；功率型锂电池与储能型锂电池的放电深度区间选择需保证功率型锂电池和储能型锂电池的电压在使用过程中处于相近的电压范围内，且功率型锂电池放电深度小于储能型锂电池。这样对承担大功率放电的功率型锂电池起到一定保护作用，且保证电压平台差距不大。可控开关选用可控功率开关，可实现直流电流通断。
本实用新型还公开了一种采用上述由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统的电动汽车复合电源系统，所述电流缓冲器与电机驱动器连接，电机驱动器与电机连接，所述整机控制器是整车控制器，电机驱动器、油门和刹车分别与整车控制器VCU连接。电机为交流异步电机或永磁同步电机。
电流缓冲器电路主要由电感和电容搭配组合而成。其基本工作原理是利用电感电流不能突变的特性抑制器件的电流尖峰，利用电容电压不能突变的特性抑制器件的电压尖峰。其主要作用在于防止可控开关A、B操作时带来电流、电压突变而给元器件和电池造成的损伤，保证电力的延续性。油门踏板和刹车踏板的控制信息传入VCU。VCU通过传入信号判断目前的行驶状态和能量回收状态。
电动汽车行驶过程中，VCU通过采集油门踏板和刹车踏板信息、电机转速转矩以及BMS中电池的SOC及电池最大放电功率信息，处理后对可控开关A、B发出指令，控制其通断；
电动汽车充电过程中，VCU通过读取BMS中功率型锂电池与储能型锂电池的SOC、最大充电功率信息，处理后对可控开关A、B发出指令，控制其通断。
油门踏板和刹车踏板控制信息通过总线传入VCU。VCU通过油门刹车信息、电池BMS传递的电池SOC、最大放电功率信息以及电机的转矩转速等信息，处理后对可控开关A、B和电机驱动器发出指令。
图2至图8描述了本发明的不同工况时的电流流向。
在电动汽车处于行驶阶段时，VCU通过采集电机速度、转矩、电流信息、以及总线传递的油门踏板、刹车等信息，判断此时电流功率需求，通过控制可控开关A、B来实现不同供电状态。
状态一：若负载电流功率不高于储能型锂电池的最大输出功率，且储能型锂电池SOC合适，则由储能型锂电池单独供电；
状态二：若负载电流功率高于储能型锂电池的最大输出功率，且功率型锂电池SOC合适，则由功率型锂电池单独供电；
状态三：特殊的，功率型锂电池SOC接近下阈值时，则视负载需求功率由可控开关控制分配能量流。
当负载需求功率较小时，则由储能型锂电池供电，同时给功率型锂电池补电；
当负载需求功率较大时，若两种电池的电压一致或接近，则两者共同供电；若两种电池的电压差异较大，则降功率由储能型锂电池单独供电。
在电动汽车处于充电阶段时，VCU通过采集充电电流信息以及BMS传递的两种电池SOC信息判断充电方式，通过控制可控开关A、B来实现不同充电状态。
状态四：当功率型锂电池SOC值处于较低水平时，由功率型锂电池优先接收充电电流，达到上阈值之后，再有储能型锂电池接收充电电流。BMS根据当前所充电池的最大充电电流需求调节充电电流大小；
状态五：当功率型锂电池SOC值接近上阈值时，由储能型锂电池接收充电电流。BMS根据当前所充电池的最大充电电流需求调节充电电流大小。
电动汽车处于能量回收阶段时，VCU通过采集电机回转转速、转矩、能量回收电流以及两种电池SOC信息判断能量回收方式。
状态六：当有回馈的制动能量，且功率型锂电池的SOC合适时，则由功率型锂电池优先接收能量回馈的电流；
状态七：当有回馈的制动能量，且功率型锂电池的SOC接近设定的上阈值时，则由功率型锂电池和储能型锂电池共同接受回馈的能量。
其中，两种电池在共同接受回馈能量时的分配为：功率型锂电池负责接受高于储能型功率阈值的回馈电流；储能型锂电池负责接受低于储能型功率阈值的回馈电流，由VUC根据回馈电流大小控制可控开关实现。
Claims (7)
1.一种由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统，其特征在于：包括功率型锂电池和储能型锂电池，功率型锂电池通过可控开关B组成的线路与储能型锂电池通过可控开关A组成的线路并联，功率型锂电池通过可控开关B组成的线路与储能型锂电池通过可控开关A组成的线路并联后一端与电池管理系统连接，另一端与电流缓冲器连接，电池管理系统、可控开关A和可控开关B分别连接到整机控制器。
2.根据权利要求1所述的由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统，其特征在于：功率型锂电池选用以高功率密度为特点的主要用于瞬间高功率输出、输入的锂电池。
3.根据权利要求1所述的由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统，其特征在于：储能型锂电池选用以高能量密度为特点的主要用于高能量输出、输入的锂电池。
4.根据权利要求1所述的由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统，其特征在于：功率型锂电池放电深度小于储能型锂电池。
5.根据权利要求1所述的由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统，其特征在于：可控开关选用可控功率开关，可实现直流电流通断。
6.一种采用权利要求1-5任一项所述的由功率型锂电与储能型锂电组成的复合电源系统的电动汽车复合电源系统，其特征在于：所述电流缓冲器与电机驱动器连接，电机驱动器与电机连接，所述整机控制器是整车控制器，电机驱动器、油门和刹车分别与整车控制器连接。
7.根据权利要求6所述的电动汽车复合电源系统，其特征在于：电机为交流异步电机或永磁同步电机。
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