混合储能系统的新型快速自均衡电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电动汽车供电系统领域，特别涉及混合储能系统的新型快速自均衡电路。
【背景技术】
[0002]随着人们环保意识的日益提升，电动汽车代替传统汽车成为一种趋势，而续航问题、电池寿命问题和性能问题又限制了电动汽车的发展。能量回收技术可以帮助电动车把刹车和减速时产生的能量储存起来，增加电动汽车的续航能力。超级电容具有功率密度高，充电速度快，大电流放电能力超强的特点，因此超级电容适合为电动汽车启动或加速时产生足够的功率，同时超级电容还适合作为能量回收的中间缓冲层，即先把电动车把刹车和减速时产生的能量快速储存到超级电容中，之后再由超级电容转移到电池中，避免短时间产生的大电流对电池组寿命的影响，有利于解决了性能问题、续航问题和电池寿命问题。电池均衡技术则可以确保电动汽车储能系统中的每个储能单元两端的电压基本相等，有利于延长储能系统的使用寿命。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种混合储能系统的新型快速自均衡电路，该新型快速自均衡电路利用了超级电容功率密度高，其充电速度快，大电流放电能力超强的特点，在电动汽车启动或加速时，利用超级电池组代替电池组为电动汽车供能，实现快速启动和加速；因为电池比能高，适合长时间放电，当电动汽车启动加速到期望速度后，转为电池组供电。此外，利用超级电容的特性，可以快速把电动汽车刹车减速产生的能量储存起来，再转移到电池组中储存；本发明可以实现混合储能系统的电压自动均衡，并且开关器件相对更少，简化了电路和控制方式。
[0004]本发明的目的通过以下技术方案实现:一种混合储能系统的新型快速自均衡电路，包括:超级电容组单元X、电池组单元Y和电源单元Z ;所述超级电容组单元X包括第一电容Q、第二电容C2、第三电容C3、、第七电容C7、第八电容Cs、第九电容C9、第一二极管Dp第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第十三二极管D13、第一开关Si和第二开关管s2;所述第一电容c i到第三电容c3均为电解电容并且电容值都相等；第七电容(:7到第九电容C9均为超级电容且电容值也都相等；所述第一开关Si为电磁继电器；所述第七电容c7的正极、第一二极管D i的阴极和第一开关S i的一端相连接；所述第七电容c7的负极、第八电容Cs的正极、第二二极管D2的阳极和第三二极管03的阴极相连接；所述第八电容cs的负极、第九电容C9的正极、第四二极管D4的阳极和第五二极管D 5的阴极相连接；所述第九电容C9的负极、第六二极管D 6的阳极和第二开关管S 2的源极相连接；所述第一二极管Di的阳极，第二二极管D2的阴极和第一电容q的正极相连接；所述第三二极管D3的阳极，第四二极管D 4的阴极和第二电容C 2的正极相连接；所述第五二极管D 5的阳极，第六二极管D6的阴极和第三电容C 3的正极相连接；所述第一电容C i的阴极、第二电容c2的阴极、第三电容C3的阴极、第十三二极管D 13阴极和第二开关管S2的漏极相连接；所述电池组电源Y包括第一电池、第二电池B2、第三电池B3、第四电容C4、第五电容C5、第六电容C6、第七二极管D7、第八二极管Ds、第九二极管D9、第十二极管Di。、第^^一二极管Dn、第十二二极管D12、第十二四极管D14、第三开关S3和第四开关管S4;所述第四电容C4到第六电容C6均为电解电容并且电容值都相等；所述第一电池B:到第三电池B 3均为容量相等的电池单体；所述第三开关S3为电磁继电器；所述第一电池B i的正极、第七二极管D 7的阴极和第三开关S3的一端相连接；所述第一电池B i的负极、第二电池B 2的正极、第八二极管Ds的阳极和第九二极管D 9的阴极相连接；所述第二电池B 2的负极、第三电池B 3的正极、第十二极管Di。的阳极和第十一二极管D η的阴极相连接；所述第三电池Β 3的负极、第十二二极管D12的阳极和第四开关管S 4的源极相连接；所述第七二极管D 7的阳极，第八二极管D 8的阴极和第四电容C4的正极相连接；所述第九二极管D9的阳极，第十二极管D i。的阴极和第五电容C5的正极相连接；所述第十一二极管D η的阳极，第十二二极管D 12的阴极和第六电容(:6的正极相连接；所述第四电容C4的阴极、第五电容C5的阴极、第六电容(:6的阴极、第十二四极管D14的阴极和第二开关S2的漏极相连接；所述超级电容组单元X的另一端和电池组单元Y通过直流母线上的端口 A和B给电动汽车电机供电；所述电源单元Z包括第一充电插头P:、第十电容Q。、第一电感L1;所述第十电容C工。为电解电容；所述第一充电插头Pi的正极、第十电容C i。的正极、第一电感L i的正极、超级电容组单元X的第一开关S i的另一端和电池组单元Y的第三开关&的另一端相连接；所述第一电感L i的负极、超级电容组单元X的第十三二极管D13的阳极和电池组单元Y的第十四二极管D 14的阳极相连接；所述第一充电插头Pi的负极、第十电容q。的负极、超级电容组单元X的第二开关管32的源极和电池组单元Y的第四开关管S4的源极相连接；所述超级电容组单元X通过直流母线上的端口 A和C给电动汽车电机供电；所述电池组单元Y通过直流母线上的端口 B和C给电动汽车电机供电。所述第二开关管S2、第四开关管&的第二驱动信号G 2、第四驱动信号G4由基本PWM波直接得到；按电动车工作状态分析，该混合储能系统的新型快速自均衡电路有种工作状态:
[0005]状态1:充电状态。第一开关Si和第三开关S3断开，第二开关管S2和第四开关管S4导通，第一充电插头P i接上电源。电源通过第一充电插头P i同时给超级电容组X和电池组Y充电。
[0006]状态I1:启动和加速状态。第一开关Si断开，第二开关管S2导通，第三开关53闭合，第四开关管S4关断。电池组Y给超级电容组X充电，超级电容组X通过直流母线给电动汽车电机负载供电。
[0007]状态II1:行驶状态。第一开关Si闭合，第二开关管S2关断，第三开关S3断开，第四开关管s4导通。超级电容组X给电池组单元Y充电，电池组Y通过直流母线给电动汽车电机供电。
[0008]状态IV:能量回收第一阶段。第一开关Si闭合，第二开关管S 2导通，第三开关S 3断开，第四开关管S4关断。电动汽车通过直流母线把制动或减速产生的自动能量给超级电容组X充电。
[0009]状态V:能量回收第二阶段。第一开关Si闭合，第二开关管S 2关断，第三开关S 3断开，第四开关管s4导通。超级电容组X给电池组单元Y充电。
[0010]本发明具有如下优点:
[0011](1)本发明具有自动实现电压均衡的特点。
[0012](2)本发明使用的开关器件更少，降低电路复杂性，节省空间。
[0013](3)本发明可以回收并利用电动汽车减速时所产生的制动能量，提高能量的利用效率。
【附图说明】
[0014]图1是本发明所述的混合储能系统的新型快速自均衡电路的结构图。
[0015]图2是本发明所述的混合储能系统的新型快速自均衡电路的电池组(超级电容组)充电时的电压波形图；电池组(超级电容组)充电时的电压波形图走势趋近均衡。
[0016]图3是本发明所述的混合储能系统的新型快速自均衡电路的电池组(超级电容组)充电时，流过电池组单元Y的第十四二极管D14 (超级电容组单元X的第十三二极管D13)的电流波形图。
【具体实施方式】
[0017]为进一步阐述本发明的内容及特点，以下结合附图对本发明的具体实施方案进行具体说明。
[0018]实施例
[0019]如图1所示，为混合储能系统的新型快速自均衡电路的结构图。混合储能系统的新型快速自均衡电路，包括超级电容组单元X、电池组单元Y和电源单元Z ;所述超级电容组单元X包括第一电容Q、第二电容C2、第三电容C3、、第七电容C7、第八电容Cs、第九电容C9、第一二极管D:、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第十三二极管D13、第一开关Si和第二开关管S 2;所述第一电容C i到第三电容C 3均为电解电容并且电容值都相等；第七电容(:7到第九电容c9均为超级电容且电容值也都相等；所述第一开关Si为电磁继电器；所述第七电容C7的正极、第一二极管D i的阴极和第一开关S:的一端相连接；所述第七电容C7的负极、第八电容C s的正极、第二二极管D 2的阳极和第三二极管队的阴极相连接；所述第八电容Cs的负极、第九电容C9的正极、第四二极管D4的阳极和第五二极管1)5的阴极相连接；所述第九电容C 9的负极、第六二极管D 6的阳极和第二开关管S2的源极相连接；所述第一二极管D 4勺阳极，第二二极管D 2的阴极和第一电容C i的正极相连接；所述第三二极管D3的阳极，第四二极管D 4的阴极和第二电容C 2的正极相连接；所述第五二极管％的阳极，第六二极管D6的阴极和第三电容(:3的正极相连接；所述第一电容(^的阴极、第二电容C 2的阴极、第三电容C 3的阴极、第十三二极管D 13阴极和第二开关管S2的漏极相连