[發明專利]車用復合儲能系統

有效

• 申請號: 201310602198.6
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN104659921B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 李立國;田碩;華劍鋒
• 申請（專利權）人: 北京科易動力科技有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種能量存儲系統，尤其涉及一種車用復合儲能系統，屬于新能源汽車技術領域。該車用復合儲能系統包括：能量型電池組、功率型電池組、開關K1，能量型電池組與功率型電池組的一對同極性端并聯在一起連接到對應極性的直流母線上，能量型電池組的另一端與開關K1串聯后與功率型電池組的另一端并聯，然后再連接到對應極性的直流母線上，直流母線連接動力系統負載，兩電池組中的至少一組配備電池管理系統，電池管理系統對開關K1進行控制。其能使兩種電池組都工作在最佳的工況，充放發揮各自的優勢。

技術領域

本發明涉及一種能量存儲系統，尤其涉及一種車用復合儲能系統，屬于新能源汽車技術領域。

背景技術

隨著能源危機和全球變暖問題的日趨嚴峻，節能減排已成為全球汽車行業的緊迫任務，新能源汽車因此得到了快速的發展，而混合動力汽車和純電動車是新能源汽車中最有發展前景的兩類。

混合動力汽車的動力系統主要由動力單元、儲能系統和電驅動系統構成，純電動汽車只有儲能系統和電驅動系統。其中儲能系統肩負著向電驅動系統提供電能并吸收電驅動系統在發電和或制動過程中輸出的電能，儲能系統的效率、容量和功率決定了混合動力系統的動力性和經濟性。

儲能系統中的儲能元件主要有能量型動力電池、功率型動力電池和超級電容等，其中能量型動力電池的特點是能量密度高、成本低，但功率密度低、大倍率充放電效率低至85％以下、壽命短(300～2000循環)；功率型動力電池能量密度較高、成本較高、功率密度大、大倍率充放電效率在90％左右、壽命較長(2000～20000循環)；超級電容能量密度很低、成本很高、功率密度非常大、大倍率充放電效率高95％、壽命很長(1000000循環)。

在實際應用中，是綜合考慮車輛使用需求和成本來選擇儲能元件和系統結構的。在申請號為201210066119.X的專利申請中，對現有的復合儲能系統做出了分析并提出了一種基于電池和超級電容的混合儲能系統。但是基于超級電容的復合儲能系統受到超級電容電壓特性軟輸出電壓波動大的制約，需要使用雙向DCDC穩定電壓、或使用電池分擔功率降低電壓波動、或犧牲電機控制器的效率和動力性以適應寬電壓范圍。對于如圖1和圖2所示的低成本的超級電容與電池混合系統，是通過二極管將電池并聯到超級電容上，電池只向超級電容充電，超級電容不向電池充電。如圖3所示，該系統在釋放能量的時候是超級電容先獨立放電、然后超級電容電壓下降到與電池相同，此后由于電池電壓特性比電容硬，電池就需要承擔起放電的大部分功率。如圖4所示，此種系統在吸收能量時只有超級電容獨立工作，不能重復利用電池的充電能力；該系統能量和功率的混合度都很低，使超級電容和動力電池的容量都不能減配，成本較高。

同時由于能量型電池充電性能遠低于放電性能，且0℃以下不能充電，限制了制動能量回收的比例和深度，嚴重影響經濟性。

發明內容

針對上述不足，本發明提供一種車用復合儲能系統。

其技術方案為：一種車用復合儲能系統，其包括：能量型電池組、功率型電池組、開關K1，能量型電池組與功率型電池組的開路電壓范圍有交集，能量型電池組與功率型電池組的一對同極性端并聯在一起連接到對應極性的直流母線上，能量型電池組的另一端與開關K1串聯后與功率型電池組的另一端并聯，然后再連接到對應極性的直流母線上，直流母線連接動力系統負載，其中動力系統負載包括電機控制器，所述能量型電池組和功率型電池組中的至少一組配備電池管理系統，電池管理系統對開關K1進行控制；開關K1并聯二極管D1，當開關K1斷開的情況下，二極管D1在能量型電池組放電時導通。可以在功率型電池組充電電壓高于能量型電池組時斷開開關使用二極管D1保護能量型電池組防止過壓。

進一步地，在能量型電池組與直流母線之間串聯功率調節阻抗Z，以改變能量型電池組與直流母線間的等效內阻，從而統一調整功率分配比例。

進一步地，在開關K1上串聯功率調節阻抗Z，然后與二極管D1并聯，以獨立調節充電功率分配比例。