专利名称：一种电动汽车电源及充放电方法
技术领域：
本发明涉及一种电动汽车电源及充放电方法。
背景技术：
现有技术中，如"动力电池组"专利(专利号200820179656. 4)所公开的技术方 案，由于电动汽车动力电池工作原理和制造水平的限制，动力电池的放电效率均不够理想。 试验研究结果表明，动力电池的放电效率随着放电电流的增大而逐步减小，同时，大电流放 电会縮短动力电池的使用寿命，从而增加电动汽车的使用成本。因此，动力电池的理想放电 条件应该是持续地小电流放电，但是，当动力电池直接驱动电动汽车时，这种放电条件会影 响电动汽车动力性能的发挥。 电动汽车在城区运行时，由于城市工况的特点，车辆频繁处于加速、减速和怠速的 运行过程中，虽然在车辆加速过程中，要求动力系统提供较大功率，动力电池处于大电流放 电状态，但是，在车辆减速、滑行过程中，动力系统的输出功率很小，甚至为零，这时，动力电 池组放电电流小，或者不放电。车辆的城市工况统计结果显示，车辆滑行、减速和怠速导致 动力系统零输出的时间约是车辆总的运行时间的30%左右。因此，车用动力电池的放电特 性表现为峰值电流大、平均电流小，影响动力电池使用寿命。 制约电动汽车广泛应用的一个重要因素是其续驶里程短，而再生制动是节约能 源、提高电动汽车续驶里程的关键。现有电动汽车上的再生制动都是在车辆制动时，使驱动 电机工作于发电模式，将动能转化为电能回馈并储存在蓄电池中，其缺点是蓄电池难以实 现短时间大功率充电且充放电循环次数有限，成本高。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种电动汽车电源及其充放电方法，提高动力系统的
放电效率，有效延长动力电池的使用寿命。 本发明基于同一发明构思，具有两个独立技术方案 1、一种电动汽车电源，具有动力电池，其特征在于动力电池与超级电容并联。
超级电容可以为超级电容模组，多个单体超级电容串联构成一组超级电容组，多 组前述的超级电容组并联构成超级电容模组。 2、一种前述电动汽车电源的充放电方法，其特征在于当电动汽车起步、加速或上 坡时，由超级电容向驱动电机提供电流；当电动汽车的驱动电机处于发电模式时，驱动电机 对动力电池和超级电容进行充电。 超级电容向驱动电机提供的电流不足时，由动力电池向驱动电机提供电流。 驱动电机对动力电池和超级电容停止充电时，超级电容可对动力电池进行二次充电。 超级电容可以为超级电容模组，多个单体超级电容串联构成一组超级电容组，多 组前述的超级电容组并联构成超级电容模组。
根据驱动电机的额定电压确定每组超级电容组的单体超级电容个数，根据所需存
储的电量确定超级电容组的组数。
电动汽车的驱动电机选用永磁同步电机。 本发明具有的有益效果 本发明动力电池与超级电容并联，超级电容做为辅助电源，在电动汽车再生制动
时，可存储回馈能量，在电动汽车起步、加速或上坡时，可向电动汽车驱动电机供电。 超级电容是一种介于电池和静电电容器之间的储能元件，具有比静电电容器高得
多的能量密度和比电池高得多的功率密度，适合用作短时间功率输出源，它具有诸如比功
率(单位质量或体积输出的功率)高、比能量(单位质量或体积输出的电量)大、一次储能
多等优点。超级电容内阻小，动力电池内阻大，放电时超级电容先快速放电，充电时超级电
容先快速充电。 超级电容在汽车启动、加速或上坡时可快速提供大功率电流，即在瞬时功率需求 较大时，由超级电容提供尖峰功率；超级电容在汽车再生制动时快速存储发电机产生的大 电流，即在制动回馈时吸收尖峰功率，有效减少电动汽车对动力电池大电流充电的限制。
因此，本发明能够大幅提高电动汽车的一次续驶里程数，并能在汽车启动、加速和 上坡时提高动力系统的放电效率，有效改善电动汽车的动力性能。另外，在电动车上使用超 级电容后，能够平衡动力电池的充放电电流，使放电电流基本稳定在电流平均值附近，放电 电流小且变化平缓，使动力电池的使用寿命有效延长，提高电动汽车的实用性。
同时，由于动力电池内阻大，超级电容内阻小，本发明通过电阻的内部协调，不需 要另加DC/DC转换器，不需要对现有电动车控制系统进行大的改动，节约成本，实施方便。
附图为本发明的原理框图。
具体实施例方式
如图所示，动力电池与超级电容并联。超级电容为超级电容模组，多个单体超级电 容串联构成一组超级电容组，多组前述的超级电容组并联构成超级电容模组。根据驱动电 机的额定电压确定每组超级电容组的单体超级电容个数，根据所需存储的电量确定超级电 容组的组数。 由于动力电池内阻比较大，而超级电容内阻很小，因此在制动能量回收时，大电流 充电情况下，大部分电流优先进入超级电容里储存起来，只有少量的电流会进入动力电池 内。大电流放电时，超级电容先放出大部分电量，而动力电池只放出一小部分电量。因此， 通过电阻的内部协调，不需要另加DC/DC转换器，只需将动力电池与超级电容并联。
当电动汽车起步、加速或上坡时，超级电容向驱动电机提供足够大的电流，瞬间可 达总电流需求的85 %以上，用以产生很大的驱动力矩，而动力电池仅仅提供少量的电流，这 个过程充分利用了超级电容瞬间提供大电流的能力，从而减少了动力电池的负担，有效延 长了动力电池的使用寿命。由于超级电容的突发电流给出，使超级电容和动力电池将有电 压的瞬间小幅度跌落。当汽车稳速运行时，超级电容和动力电池的电流分配趋于平衡，由于 超级电容和动力电池的内阻不同，根据等电位原则，电压相同时，两者电流不同。
当电动汽车下坡、减速、刹车等处于再生制动时，驱动电机处于发电模式，驱动电 机对动力电池和超级电容进行充电。超级电容先接收大电流充电，驱动电机对动力电池和 超级电容停止充电时，超级电容可对动力电池进行二次充电，即使在汽车停止行驶的状态 下，二次充电仍可持续。 和动力电池相比，超级电容具有充电时间短、功率密度高、使用寿命长、低温特性 好及无环境污染等优势。在具有上述优点的同时，超级电容器的比能量较小，仅为动力电池 的1/4-1/3。由此可以看出，超级电容与动力电池在很多特性上是互补的。动力电池所不具 备的高功率、大电流放电、循环次数、低温特性等性能，在超级电容上得以集中体现，而超级 电容所欠缺的高能量密度和低价格，是动力电池所拥有的。二者并联使用在电动汽车上，使 两者综合优势将得以很好的发挥。 另外，电动汽车的驱动电机应具有宽的调速范围和高的转速，足够大的启动扭矩，
效率高且有动态制动强和能量回馈的性能。永磁同步电机用作驱动电机具有这种特点且其
驱动控制系统比较简单，因此，本实施例中，电动车驱动电机选取永磁同步电机。 本发明的另一较佳实施例，动力电池采用五块12V 150Ah铅酸蓄电池串联构成
60V蓄电池组，前述的60V蓄电池组与60V超级电容模组并联构成电动汽车的动力电源。
权利要求
一种电动汽车电源，具有动力电池，其特征在于动力电池与超级电容并联。
2. 根据权利要求1所述的电动汽车电源，其特征在于超级电容可以为超级电容模组， 多个单体超级电容串联构成一组超级电容组，多组前述的超级电容组并联构成超级电容模 组。
3. —种权利要求1所述电动汽车电源的充放电方法，其特征在于当电动汽车起步、加 速或上坡时，由超级电容向驱动电机提供电流；当电动汽车的驱动电机处于发电模式时，驱 动电机对动力电池和超级电容进行充电。
4. 根据权利要求3所述电动汽车电源的充放电方法，其特征在于超级电容向驱动电 机提供的电流不足时，由动力电池向驱动电机提供电流。
5. 根据权利要求4所述电动汽车电源的充放电方法，其特征在于驱动电机对动力电 池和超级电容停止充电时，超级电容可对动力电池进行二次充电。
6. 根据权利要求5所述电动汽车电源的充放电方法，其特征在于超级电容可以为超 级电容模组，多个单体超级电容串联构成一组超级电容组，多组前述的超级电容组并联构 成超级电容模组。
7. 根据权利要求6所述电动汽车电源的充放电方法，其特征在于根据驱动电机的额 定电压确定每组超级电容组的单体超级电容个数，根据所需存储的电量确定超级电容组的 组数。
8. 根据权利要求7所述电动汽车电源的充放电方法，其特征在于电动汽车的驱动电 机选用永磁同步电机。
全文摘要
本发明涉及一种电动汽车电源及其充放电方法，能够有效提高动力系统的放电效率，延长动力电池的使用寿命。技术方案具有动力电池，其特征在于动力电池与超级电容并联；当电动汽车起步、加速或上坡时，由超级电容向驱动电机提供电流；当电动汽车的驱动电机处于发电模式时，驱动电机对动力电池和超级电容进行充电。
文档编号H02J7/34GK101771290SQ201010107599
公开日2010年7月7日 申请日期2010年1月29日 优先权日2010年1月29日
发明者董长静 申请人:奇瑞汽车股份有限公司