车辆动力系统及具有其的车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源汽车的动力电池充放电技术领域，特别涉及一种车辆动力系统及具有其的车辆。
【背景技术】
[0002]由于电动汽车频繁启动和停车，使得动力电池组的放电过程变化很大。在正常行驶时，电动汽车从动力电池组中汲取的平均功率相当低，而加速和爬坡时的峰值又相当高。
[0003]超级电容组与车载动力电池组并联的方案理论上已较为成熟，主要存在的问题是在车辆加速时，如果单纯地由超级电容组供电，则有可能由于功率转换器件或者电机的电压输入范围有限，使得超级电容组存储的电量不能完全放出，导致超级电容组利用率降低。另一方面，如果单纯地以超级电容作为整车的主要供电电源，则由于超级电容自身能量密度低的缺点，显然不能满足目前电动车对续航里程的要求。
[0004]在现有的电动汽车电池技术条件下，动力电池组必须在比能量和比功率以及比功率和循环寿命之间做出平衡，却难以在一套能源系统上同时追求高比能量、高比功率和长寿命。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。
[0006]为此，本发明的一个目的在于提供一种车辆动力系统，该系统可减轻车辆在起步、加速或上坡时动力电池的输出功率负担，提高动力电池的使用寿命，在车辆制动、下坡能量回馈时，通过超级电容高效地吸收更多的回馈能量，避免造成能量浪费。
[0007]本发明的第二个目的在于提出一种车辆。
[0008]为实现上述目的，本发明第一方面的实施例提供了一种车辆动力系统，其特征在于，包括:动力电池供电装置，所述动力电池供电装置包括动力电池组和转换模块；超级电容；电机装置和与所述电机装置相连的双向DC-DC变换器；切换装置，所述切换装置与所述双向DC-DC变换器、所述超级电容和所述动力电池供电装置相连；以及控制装置，所述控制装置用于根据动力系统的工作状态对所述切换装置进行控制，以使所述超级电容或所述动力电池供电装置单独供电，或者所述超级电容和所述动力电池供电装置串联进行供电。
[0009]根据本发明实施例的车辆动力系统，在车辆正常行驶时，控制装置控制动力电池供电装置单独供电，当车辆加速或上坡时，控制装置控制超级电容和动力电池串联进行供电，从而可减轻动力电池的输出功率负担，提高动力电池的使用寿命。另外，该系统使用超级电容的数量少、利用率高，因此，成本较低。
[0010]本发明第二方面的实施例还提供了一种车辆，包括本发明上述实施例提出的车辆的动力系统。
[0011]根据本发明实施例的车辆，在正常行驶时，控制装置控制动力电池供电装置单独供电，当车辆加速或上坡时，控制装置控制超级电容和动力电池串联进行供电，从而可减轻动力电池的输出功率负担，提高动力电池的使用寿命。另外，该车辆使用超级电容的数量少、利用率高，因此，成本较低。
[0012]本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0013]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0014]图1是根据本发明一个实施例的车辆动力系统的结构框图；
[0015]图2是根据本发明一个实施例的车辆动力系统的实例原理图；
[0016]图3是根据本发明一个实施例的车辆动力系统的电源系统的通讯网络图；
[0017]图4是根据本发明一个实施例的车辆动力系统在车辆正常行驶时的电气原理图；
[0018]图5是根据本发明一个实施例的车辆动力系统在能量回馈准备过程中的电气原理图；
[0019]图6是根据本发明一个实施例的车辆动力系统在能量回馈过程中的电气原理图；
[0020]图7是根据本发明一个实施例的车辆动力系统在车辆加速过程中的电器原理图；
[0021]图8是根据本发明另一个实施例的车辆动力系统在超级电容发生故障时的能量回馈原理图；
[0022]图9是根据本发明一个实施例的车辆动力系统的超级电容单独供电时的原理图；
[0023]图10是根据本发明一个实施例的车辆动力系统的超级电容通过双向DC-DC变换器与动力电池组串联的电力原理图；以及
[0024]图11是根据本发明另一个实施例的车辆动力系统的超级电容与动力电池组串联的电力原理图。
【具体实施方式】
[0025]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0026]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0027]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0028]在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0029]以下结合附图描述根据本发明实施例的车辆动力系统及具有其的车辆。
[0030]图1是根据本发明一个实施例的车辆动力系统的结构框图。
[0031]如图1所示,根据本发明一个实施例的车辆动力系统100,包括:动力电池供电装置110、超级电容120、电机装置130、双向DC-DC变换器140、切换装置150和控制装置160。
[0032]具体而言，动力电池供电装置110包括动力电池组111和转换模块112。在一些示例中，动力电池组111设置在车辆上，用于为车辆提供动力输出以及为车上其他用电设备供电，并且可进行反复充电。
[0033]在本发明的一个实施例中，转换模块112用于动力电池供电装置110和超级电容120之间的连接变换及电路选通。结合图2-10所示，转换模块112包括:第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第一开关(K2)和第二开关(K3)。
[0034]具体而言，如图2-10所示，第一二极管Dl的阴极与动力电池组111的一端相连，第一二极管Dl的阳极与第二二极管D2的阴极相连，第二二极管D2的阳极与动力电池组111的另一端相连。第一开关K2与第一二极管Dl并联。第二开关K3与第二二极管D2并联，其中，第一开关K2和第二开关K3受控制装置160的控制，控制装置160通过第一开关K2和第二开关K3控制动力电池供电装置110的电流流向。
[0035]在一些示例中，超级电容120即为安装在车辆上的储能元件。
[0036]电机装置130与双向DC-DC变换器140相连。在一些示例中，电机装置130例如包括电机和电机控制器，电机控制器将动力电池组111和/或超级电容120提供的直流电转换成三相交流电，以便给三相电机供电，从而可实现功率控制。双向DC-DC变换器140主要用于在动力电池组111和/或超级电容120放电过程中，将直流电压范围转换成电机控制器所需的直流输入电压范围，并且在能量回收过程中，将电机控制器反馈的直流电压范围转换成动力电池组111或超级电容120所需的直流输入电压范围。
[0037]切换装置150与双向DC-DC变换器140、超级电容120和动力电池供电装置110相连。结合图2-10所示，在本发明的一个实施例中，切换装置150包括:第三开关(Kl)、第三二极管(D3)、第四开关(K4)和第五开关(K5)。
[0038]具体而言，第三开关Kl连接在第一二极管Dl的阴极与动力电池组111的一端之间。第三二极管D3的阳极与动力电池供电装置110相连，第三二极管D3的阴极与双向DC-DC变换器140相连，第三二极管D3的阳极与超级电容120的一端相连。第四开关K4的一端与超级电容120的另一端相连，第四开关K4的另一端与第三二极管D3的阴极相连。第五开关K5与第三二极管D3并联。
[0039]控制装置160用于根据动力系统的工作状态对切换装置150进行控制，以使超级电容1