[發明專利]一種使用復合電源動力系統的混合動力汽車

無效

• 申請號: 201310064717.8
• 申請日: 2013-03-01
• 公開（公告）號: CN103144526A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 李駿;韓煒;李川;孫煥麗;趙洪輝;劉建康
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: B60K6/28
• 分類號: B60K6/28;B60K6/32;B60K6/42
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發明屬于混合動力汽車技術領域，具體涉及一種使用動力電池-超級電容模組復合電源動力系統的混合動力汽車。

背景技術

當今世界能源問題日益凸顯，人們都在尋找各種解決方法，開發新能源、提高能源利用率。混合動力汽車行業方興未艾，其具有節能、環保和高效等特點，受到廣泛的關注和高度重視。其中的動力系統是混合動力汽車的核心，提高動力系統的能量利用率、延長其使用壽命、節能環保，正是我們關注的核心焦點。

我國現有的混合動力汽車以及相應方案一般采取了純電池或者純電容存儲電能的方法。車輛在城市內行駛時，會頻繁地啟動、加速和制動，啟動和加速時發動機會瞬間要求很多的能量，電池此時需要提供大電流，這樣會造成電池的損傷，縮短其使用壽命。在發動機制動時，傳統電池不能有效回收能量，大量的制動能量是通過剎車片摩擦，產生熱量而流失。

超級電容本身雖然可以瞬間接收和釋放大電流，但是由于其較低的能量密度，不能夠滿足大容量電能存儲。

也有人提出同時使用超級電容和動力電池的儲能方式：短途使用超級電容，長途使用動力電池。這種方法同樣有較大的缺點，電能仍然無法充分利用，動力電池在長途的使用中也會在剎車啟動時產生損壞。

另外目前通常都使用DC/DC能量轉換模塊，但這種大功率模塊價格非常昂貴，且控制系統精度要求很高，容易造成系統故障。

在現有理論和技術方面，申請號為201210160441.9的發明專利“汽車怠速起停系統及復合電源”給出了一種怠速起停-復合電源系統，該系統在汽車運行和制動時，通過電機發電、超級電容回收電能的方式將電能進行回收。此方案有效的將車輛運行過程中多余的能量回收，起到節能減排的效果。但是其方案在汽車停止時用動力電池對超級電容充電，容易導致動力電池的過度放電，減短動力電池的使用壽命，而且在汽車遇到爬坡下坡路段時的能量輸出與輸入并未考慮，沒有全面的考慮車輛的能量利用與回收情況。

申請號為200810057390.0的發明專利“一種電動汽車用的動力電池-超級電容混合動力系統”給出了一種具有動力電池-超級電容混合動力系統，該系統采用動力電池串聯升壓DC/DC變換器后與超級電容并聯為電機提供動力，同時增加了雙向DC/DC變換器與24V動力電池，這種方法能夠吸收一定的制動回饋能量，但是并沒有對超級電容組的電量進行具體說明，不能保證車輛在各種路況下能否從超級電容中獲取足夠能量，以及沒有提出超級電容中電量過多的釋放電能方案。

發明內容

本發明的目的是提出一種應用由超級電容模組和動力電池組成復合電源動力系統的混合動力汽車，具有節能、環保、耐用等優點。

本發明的混合動力汽車動力系統的由復合電源系統、電機和發動機組成，所述的復合電源系統由超級電容模組、動力電池、功率轉換器以及電源控制系統組成。功率轉換器使用直流-直流轉換原理，連接超級電容模組和動力電池，實現超級電容模組和動力電池間能量的轉移；復合電源系統通過DC/AC模塊與電機相接，DC/AC模塊將復合電源系統產生的直流電轉換為可使電機工作的交流電，此時電機處于電動模式，或者將電機產生的交流電轉換為直流電，為超級電容模組或動力電池充電，此時電機處于發電模式。

超級電容模組是由100～200個超級電容單體串聯組成。超級電容使用物理方法存儲電能，存儲次數多，壽命長，在零下40攝氏度時也具有優秀的物理特性，可以在寒冷天氣下工作。所述的發動機可以是汽油內燃機，也可以是柴油機等多種不同的發動機。所述的電機可以是開關磁阻電機，也可以是永磁同步電機。

電源控制系統的拓撲結構如附圖6，通過CAN總線傳輸信號，使用傳感器采集汽車當前的各種狀態量，并將采集值發送到控制單元進行處理，控制單元根據不同的采集值及整車需求，判斷超級電容和動力電池的電量信息，通過繼電器發送指令，為車輛提供混合動力解決方案。

本發明提出一種新的方案，使用超級電容作為脈沖電流存儲工具，使用動力電池長時間存儲電能。有效利用城市中車輛頻繁制動和怠速損耗的能量，以及上坡和下坡時的勢能變化，降低了車輛的油耗，節能環保。

本發明采用的技術方案是：混合動力汽車的電機通過傳動軸和離合器、變速箱相連，與發動機同軸驅動車輪的主減速器，一起驅動車輛行駛。