[發明專利]電能動力系統

有效

• 申請號: 200910095857.5
• 申請日: 2009-02-11
• 公開（公告）號: CN101797895A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 揚·吳;杰夫·徐;李翔;吳海斌;邱梅清
• 申請（專利權）人: 微宏動力系統(湖州)有限公司
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18;H02J15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種動力系統，特別是一種交通工具的電能動力系統。?

背景技術

電動交通工具是以一個或者多個電機為驅動的交通工具。電動交通工具包括電動汽車、電動飛機、電動船舶、電動自行車、電動摩托車和電動滑板車等。電動交通工具的優點是：電機效率高、動力驅動系統結構簡單、無環境污染。每個電動交通工具包括一個或者多個電機。電動交通工具不像傳統的內燃機那樣需要使用汽油或者柴油，它以電力作為驅動能源，而這種電力通常來自于可充電電池、電容或者燃料電池。?

可充電電池組(也稱為二次電池組)，或者是蓄電池組，是由一個以上的二次電池以串聯或者并聯方式連接的。這些電池都是利用物質的氧化還原反應原理來儲存能量，常見用于電動汽車的蓄電池有鉛酸電池、鎳鉻電池、鎳氫電池及鋰離子電池等。?

電動交通工具的行駛距離主要依賴于搭載電池的種類、數量、以及駕駛者的操控情況和路面情況，當然交通工具的重量和類型同樣也有一定影響(這一點和內燃機驅動車輛一樣)。鉛酸電池是迄今為止最普遍和最廉價的二次電池，一般使用鉛酸電池的電動汽車在一次充電后能行駛大約130公里(大約80英里)的距離，由于鎳氫電池的能量密度比鉛酸電池較高一些，大約能夠行駛200公里(大約是120英里)，最新開發的由鋰離子電池驅動的電動汽車大約能夠行駛400～500公里(大約是250～300英里)。?

燃料電池是一種將存在于燃料中的化學能直接轉化為電能的發電裝置。燃料和氧氣(可以使用空氣)分別送入燃料電池的陽極和陰極腔體進行氧化還原反應從而產生電能，燃料電池可以直接作為動力源推動車輛使用。?

電動汽車的優點是：電動馬達(電機)在機械上結構簡單，幾乎不產生污染。電機的效率可以達到90％甚至更高，并可以被精確的控制，電機還能和剎車能量回收系統配合回收能量，尤其是在頻繁的制動與啟動的城市工況運行條件下，制動能量的回收可有效地延長電動汽車的行駛距離。電機能夠被很好的控制，提供高的傳動比，而不必像傳統內燃機車那樣需要變速箱。電動汽車的另外一個優點是振動小，幾乎沒有噪聲污染。此外，電能來源非常豐富且儲存靈活方便。?

車載可充電電池的電動交通工具被認為是最有前途的電動交通工具，但是這些可充電電池通常在充放電一定次數后就無法正常工作和滿足車輛的運行需求。此外，無論使用什么種類的電池，在應用于電動車輛作為推動電源時，由于車輛的行駛工況非常復雜(上坡、剎車、顛簸及各種氣候狀態和工作環境等)，電池的放電電流需要迅速變化來適應電?動汽車的工況需要，從而使電池在短時間內工作在不同的放電倍率(0.1C～5C，甚至更大)下，這種放電倍率的急劇變化(特別是電池的大倍率放電)會極大地損害電池的使用壽命及其它性能，而且現有技術無法準確估計電池在如此工況條件下的可靠性，其結果是使得電池在比預期使用壽命更短的時間內就失去了所要求的性能，從而不得不進行新電池更換。?

因此，急需一種新的電能動力系統，它能夠使電池無論在什么樣的負載或工況下工作都均勻放電，從而有效的延長電池的使用壽命。?

現有技術試圖通過加裝超級電容來實現這一目標，期望超級電容可以提供較大的驅動電流，滿足車輛行駛的特殊工況，比如高倍率大電流放電的需求，同時通過能量回收裝置，又可以節省電池的能量，因此延長車輛每次充電后的行駛里程，減少了蓄電池的頻繁充放電的工作狀態，提高了蓄電池的使用壽命，保障蓄電池的長期性能。?

雙電層超級電容器主要依靠在電極和電解液之間形成的界面雙電層來儲存能量。電極材料一般選用碳材料(比如多孔碳、碳纖維等)來制作為超級電容的電極板，由于碳材料較大的比表面積(500～2000m²/g)和雙電層之間的極小距離(約為10埃)，所以超級電容具有比普通物理電容器較大的電容量(一般超級電容的容量為法拉級)和較好的循環次數(商品超級電容的循環次數一般大于1000000次)。?

現有的超級電容在汽車上的應用，比如美國的AFS?Trinity?Power公司所研制的SUV概念車，使用了鋰離子電池和超級電容并聯的方式，電容儲存了一部分電能，當在需要的時候及時釋放出來，從而保護電池不致過熱，延長電池的使用壽命。?

相比于二次電池，超級電容的缺點在于：能量密度沒有傳統蓄電池高，自放電率較高。這些缺點使得超級電容不適合作為電動交通工具或者混合動力交通工具的主要電源。但是超級電容的優點使它們非常適合作為輔助電源回收剎車能，并且在需要的時候提供峰值動力補充，就像上述的AFS?Trinity?Power公司的SUV概念車一樣。?