一种车载复合动力电源系统及其控制方法

1.本发明涉及新能源汽车领域，特别是指一种车载复合动力电源系统及其控制方法。


背景技术：

2.锂电子电池系统具有能量密度大、循环寿命长、自放电率低、绿色环保等特点，是当前纯电动汽车、混合动力汽车主流的储能电源系统；由锂离子电池及其他电池管理系统组成的动力电池系统在动力电机提供驱动力时、锂离子为其提供电功率，在动力电机提供制动力时、锂离子吸收电动力；受锂离子电池内部化学反应的限制，动力电池系统的低温性能较差，且在电能与化学能相互转化过程中产生一定的热量；由于整车行驶过程中需求电功率具有随机性，锂离子电池的电能释放也相应的呈现出随机性，导致锂电子无法在低温、高温、高电量、低电量等两维度四区间内可能呈现出过电流充放电问题，进而影响动力电池系统的循环寿命，严重时会出现热失控等安全问题；
3.车载动力电池一般由锂离子电池及其管理系统组成，当车辆长时间静置在低温环境下，动力电池内部温度较低，此时其内部化学反应受温度影响而缓慢，其充放电功率较低而无法满足大功率输入输出的需求，此时一般使用ptc加热膜、ptc电加热水暖、热泵等部件对动力电池进行加热，以恢复其功率特性；该方案具有等待时间长、加热电耗大等缺点，无法满足车辆“随用随走”的使用需求；
4.超级电容作为一种新型的电能储能装置，不同于传统的化学电源，其通过物理变化进行电能可逆的存储及释放，具有充电速度快、循环寿命长、公里密度大、超低温性好等优点，但其能量密度较低、自放电率高等缺点限制了其应用场景；
5.针对纯电动汽车、混合动力汽车对动力电源系统需要同时具备较高的功率密度和能量密度，以及在各种环境温度下具备较高的充放电性能的要求，目前迫切需要一种兼顾能量密度与功率密度、具有宽环境温度适应性、稳定性好、安全性高、低放电率且具有较高的过流充放电能力的电源系统；
6.目前现有技术中最相似的技术方案是：
7.车载动力电池由锂离子电池及其管理系统组成，当车辆长时间静置在低温环境下，动力电池内部的温度就会降低，此时的低温使得动力电池内部的电化学反应变得缓慢，从而使得充放电功率较低，进而无法满足大功率的输入、输出需求；遇到上述问题是，一般使用ptc 加热膜、ptc电加热水暖、热泵等部件对动力电池进行加热，以恢复其功率特性；该方案具有等待时间长、加热电耗大等缺点，无法满足车辆“随走随用”的使用需求。


技术实现要素：

8.本发明提出一种车载复合动力电源系统及其控制方法，由锂电池模组、超级电容模组、复合电源控制系统组成，即兼顾锂电池模组的高能量密度、低自放电率优点，又兼顾超级电容模组低温特性好、高功率密度、循环寿命长等优点；通过设置配电耦合器，使车载
复合动力电源系统实现了超级电容模组与锂电池模组的电功率的实时解耦，使得锂电池模组充放电电流保持在限值之内，无过流充放电风险，有利于锂电池模组延长寿命、提高安全性；能够充分发挥超级电容模组的过载充放电特性，由超级电容模组吸收系统的冲击电流，保证车载复合动力电源系统较高的过载特性，满足车辆加速、急刹车时大功率输出及输入的需求；根据部件状态自动切换锂电池系统单一电源模式、超级电容系统单一电源模式、电源复合模式，具有较高的可靠性冗余度，保证系统的在线运行；能够实时上报系统允许充电电流及放电电流，整车控制单元根据该电流值对负载进行功率控制，实现电功率输入、输出的正向保护，保证系统安全；能够实时根据超级电容模组的剩余电量进行策略调整，通过控制使超级电容模组在进行大功率充电或放电时处在中间电量，保证在随机性的充放电时有较宽的充放电电量区间。
9.本发明的技术方案是这样实现的：
10.一种车载复合动力电源系统及其控制方法，包括：超级电容模组、锂电池模组、复合电源功率控制器及配电耦合器，所述超级电容模组与所述复合电源功率控制器连接，所述复合电源功率控制器与所述配电耦合器连接，所述锂电池模组也与所述配电耦合器连接，所述超级电容模组与所述锂电池模组通过所述复合电源功率控制器及配电耦合器实现并联；
11.所述超级电容模组的正极、负极分别连接有超级电容正极功率线)及超级电容负极功率线，所述超级电容正极功率线)及超级电容负极功率线分别与所述复合电源功率控制器的输入端的正极、负极连接；所述复合电源功率控制器的输出端的正极、负极分别连接有复合电源功率控制器正极功率线及复合电源功率控制器负极功率线，所述复合电源功率控制器正极功率线及复合电源功率控制器负极功率线同时与所述配电耦合器的其中一个并联输入端连接；所述锂电池模组的正极、负极分别连接有锂电池正极功率线及锂电池负极功率线，所述锂电池正极功率线及锂电池负极功率线同时与所述配电耦合器的另外一个并联输入端连接；所述超级电容模组中设置有超级电容管理系统，所述超级电容管理系统连接有超级电容管理系统线束，所述超级电容管理系统线束与所述复合电源功率控制器连接以实现所述超级电容管理系统与所述复合电源功率控制器的通讯，锂电池模组中设置有锂电池管理系统，所述锂电池管理系统连接有锂电池管理系统线束，所述锂电池管理系统线束与所述复合电源功率控制器连接以实现所述锂电池管理系统与所述复合电源功率控制器的通讯；
12.所述配电耦合器连接有用于对外输出功率的复合电源负极功率输出线及复合电源正极功率输出线，所述复合电源功率控制器负极功率线、锂电池负极功率线并联后及所述复合电源负极功率输出线在所述配电耦合器中并联；
13.所述配电耦合器内设置有第一功率开关、第一电流传感器、第二功率开关、第二电流传感器，所述第一功率开关与第一电流传感器串联，所述第二功率开关与所述第二电流传感器串联，所述第一功率开关与第一电流传感器的串联电路与所述第二功率开关与所述第二电流传感器的串联电路并联，所述第一电流传感器与所述复合电源功率控制器正极功率线连接并控制所述复合电源功率控制器正极功率线与复合电源正极功率输出线的通断，所述第二电流传感器与所述锂电池正极功率线连接并控制所述锂电池正极功率线与所述复合电源正极功率输出线的通断，所述第一功率开关与所述第二功率开关同时与所述复合
电源正极功率输出线连接；
14.所述复合电源功率控制器连接有第二电流传感器线束、第一电流传感器线束、第二功率开关控制线束及第一功率开关控制线束，所述第二电流传感器线束与所述第二电流传感器连接以实现电流信号的采样，所述第一电流传感器线束与所述第一电流传感器连接以实现电流信号的采样，所述第二功率开关控制线束与所述第二功率开关连接以实现所述第二功率开关的通断，所述第一功率开关控制线束与所述第一功率开关连接以实现所述第一功率开关的通断。
15.进一步，所述超级电容模组内部由超级电容单体串并联组成，其总电压范围与所述复合电源功率控制器的输入端电压范围吻合；
16.所述锂电池模组内部由锂电池单体串并联组成，其总电压范围与所述复合电源功率控制器的输出端电压范围吻合；
17.所述第一功率开关及第二功率开关均为高压接触器或电控半导体功率器件。
18.进一步，所述复合电源功率控制器为双向电压转换功率设备，所述复合电源功率控制器用于实现控制端到输出端、输出端到输入端电压的实时双向调节及转化，实现所述超级电容模组的充电机放电；同时实现车载复合动力电源系统的实时状态信息的上报；该状态信息包括但不局限于车载复合动力电源系统的运行模式、实时允许充放电电流、剩余电量、故障信息等；
19.超级电容管理系统用于监控并上报所述超级电容模组的状态信息；监控信息包括但不限于超级电容模组单体电压、采样点温度、总电压等信息，同时实现超级电容模组剩余电量的估算、超级电容模组实时允许的充放电电流、故障识别及上报等。
20.所述锂电池管理系统实现所述锂电池模组的状态监控上报；监控信息包括但不局限于锂电池单体电压、采样点温度、总电压等信息，同时监控锂电池模组的剩余电量、锂电池模组实时允许的充放电电流状态、电池故障信息的上报等；
21.所述配电耦合器实现锂电池模组的输出端、复合电源功率控制器的输出端到车载复合动力电源系统的复合电源负极功率输出线或复合电源正极功率输出线的单回路或并联控制。
22.所述超级电容管理系统线束实现所述超级电容管理系统与所述复合电源功率控制器的信号通讯；所述锂电池管理系统线束实现所述锂电池管理系统与所述复合电源功率控制器的通信通讯；所述第二电流传感器线束两端分别连接所述复合电源功率控制器与所述第一电流传感器，实现电流信号的采样；所述第一电流传感器线束两端分别连接所述复合电源功率控制器与所述第二电流传感器，实现电流信号的采样；所述第二功率开关控制线束连接所述复合电源功率控制器与所述第二功率开关，所述第一功率开关控制线束分别连接复合电源功率控制器与所述第一功率开关，实现功率开关的通断控制；
23.所述第一电流传感器对流经所述复合电源功率控制器正极功率线的电流进行监控，所述第二电流传感器对流经所述锂电池正极线105的电流进行监控，第一电流传感器与第二电流传感器优选使用霍尔式电流传感器。
24.进一步，当所述复合电源功率控制器实现输入端到输出端的电压调节时，实现所述超级电容模组的放电电压的调节，从而实现所述超级电容模组的放电电流相应变化；当所述复合电源功率控制器实现输出端到输入端的电压调节时，实现所述超级电容模组的充
电电压的调节，从而实现所述超级电容模组的充电电流相应变化。
25.进一步，所述第一功率开关、第一电流传感器、第二功率开关、第二电流传感器由复合电源功率控制器控制及采样。
26.进一步，所述车载复合动力电源系统包括锂电池系统单一电源模式、超级电容系统单一电源模式、故障模式及电源复合模式；
27.当超级电容模组、复合电源功率控制器、超级电容管理系统、第一电流传感器、第一功率开关、所述超级电容正极功率线)、超级电容负极功率线、复合电源功率控制器正极功率线、复合电源功率控制器负极功率线、锂电池负极功率线、超级电容管理系统线束、第一电流传感器线束、第一功率开关控制线束存在故障，且锂电池模组、锂电池管理系统、第二电流传感器、第二功率开关、锂电池正极功率线、锂电池管理系统线束、第二电流传感器线束、第二功率开关控制线束无故障时，车载复合动力电源系统切换成锂电池系统单一电源模式；
28.当锂电池模组、锂电池管理系统、第二电流传感器、第二功率开关、锂电池正极功率线、锂电池负极功率线、锂电池管理系统线束、第二电流传感器线束、第二功率开关控制线束存在故障，且超级电容模组、复合电源功率控制器、超级电容管理系统、第一电流传感器、第一功率开关、所述超级电容正极功率线)、超级电容负极功率线、复合电源功率控制器正极功率线、复合电源功率控制器负极功率线、锂电池负极功率线、超级电容管理系统线束、第一电流传感器线束、第一功率开关控制线束无故障时，车载复合动力电源系统切换成超级电容系统单一电源模式；
29.当锂电池模组、锂电池管理系统、第二电流传感器、第二功率开关、锂电池正极功率线、锂电池负极功率线、锂电池管理系统线束、第二电流传感器线束、第二功率开关控制线束故障，以及超级电容模组、复合电源功率控制器、超级电容管理系统、第一电流传感器、第一功率开关、所述超级电容正极功率线)、超级电容负极功率线、复合电源功率控制器正极功率线、复合电源功率控制器负极功率线、锂电池负极功率线、超级电容管理系统线束、第一电流传感器线束、第一功率开关控制线束存在故障存在故障时，车载复合动力电源系统为故障模式；
30.当所有部件均无故障时，车载复合动力电源系统为电源复合模式。
31.进一步，一种车载复合动力电源系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
32.s1：车载复合动力电源系统低压上电，系统自检，复合电源功率控制器根据自检结果判断是否为锂电池系统单一电源模式、超级电容系统单一电源模式、故障模式或者电源复合模式中的一种，并将所处模式上报给所述车载复合动力电源系统，所述车载复合动力电源系统根据所处的模式对整个系统进行实时调控；自检内容包括但不限于部件的电气连接状态、信号传输可靠性、部件故障状态等；
33.s101：当车载复合动力电源系统为锂电池系统单一电源模式，复合电源功率控制器闭合第二功率开关、断开第一功率开关，锂电池管理系统实时采集第二电流传感器的电流值，此电流值为锂电池模组实时允许的充放电电流，锂电池管理系统将实时采集的电流值上报给复合电源功率控制器，同时上报当前为锂电池系统单一电源模式；此时，复合电源功率控制器以锂电池管理系统上报的电流值作为车载复合动力电源系统实时允许的充放电电流；
34.s102：当系统为超级电容系统单一电源模式，复合电源功率控制器闭合第一功率开关、断开第二功率开关，超级电容管理系统实时采集第一电流传感器的电流值，超级电容管理系统将电流值上报给复合电源功率控制器，同时上报当前为超级电容系统单一电源模式；此时，复合电源功率控制器以超级电容管理系统上报的电流值作为车载复合动力电源系统实时允许的充放电电流；
35.复合电源功率控制器以输出端恒压模式实现超级电容模组到车载复合动力电源系统的复合电源负极功率输出线或复合电源正极功率输出线的电功率的双向转化；
36.s103：当车载复合动力电源系统为故障模式，车载复合动力电源系统断开第一功率开关及第二功率开关，车载复合动力电源系统离线；复合电源功率控制器上报当前为故障模式；
37.s104：当系统为电源复合模式时，复合电源功率控制器实现锂电池模组端的功率供电与超级电容模组端的功率供电的接通，此时，复合电源功率控制器闭合第一功率开关及第二功率开关，同时超级电容管理系统实时采集第一电流传感器的电流值(包括超级电容模组实时充电电流(icc)及超级电容模组实时放电电流(icdc))、锂电池管理系统实时采集第二电流传感器的电流值(包括锂电池模组实时充电电流(ibc)及锂电池模组实时放电电流(ibdc))，超级电容管理系统及锂电池管理系统将采集到的电流值上报给复合电源功率控制器；复合电源功率控制器以锂电池管理系统、超级电容管理系统上报的实时充电电流之和作为车载复合动力电源系统实时允许充电电流(isc),以锂电池管理系统、超级电容管理系统上报的实时允许放电电流之和为车载复合动力电源系统实时允许放电电流(isdc)，并实时上报车载复合动力电源系统的实时允许充电电流(isc)及车载复合动力电源系统实时允许放电电流(isdc)，同时实时进行车载复合动力电源系统总输出电流的解耦及内部电量的均衡；
38.s2：车载复合动力电源系统低压下电，其断开第一功率开关、第二功率开关，并切断对外充电、放电。
39.进一步，在s104中，整车根据复合电源功率控制器上报的车载复合动力电源系统实时允许充电电流(isc)及车载复合动力电源系统实时允许放电电流(isdc)对负载进行功率限值控制；如负载为动力驱动电机，动力驱动电机实时请求扭矩以当前转速下的复合电源功率限制下对应的扭矩为扭矩限值；
40.车载复合动力电源系统根据系统实时检测的车载复合动力电源系统实时允许充电电流 (isc)或车载复合动力电源系统实时允许放电电流(isdc)、电池管理系统上报的电池剩余电量(socb)、超级电容管理系统上报的超级电容剩余电量(socc)对超级电容管理系统进行锂电池模组实时充电电流(ibc)或锂电池模组实时放电电流(ibdc)、超级电容模组实时充电电流(icc)或超级电容模组实时放电电流(icdc)的解耦。
41.进一步，当系统为电源复合模式时，车载复合动力电源系统处于较大的车载复合动力电源系统实时允许充电电流(isc)状态、较大的车载复合动力电源系统实时允许放电电流(isdc) 状态或充放电电流较小或者为零状态中的一种；
42.s10401：当车载复合动力电源系统处于较大的车载复合动力电源系统实时允许充电电流 (isc)状态时，车载复合动力电源系统复合电源功率控制器根据超级电容模组剩余电量 (socc)的第一阈值(soccthr1)分配充电电流至电池系统及超级电容模组，soccthr1
为可标定值；
43.s10401a：当socc《soccthr1时，复合电源功率控制器以第一电流传感器的电流值为反馈，以min(icc，isc)为限，对超级电容模组进行充电；当isc》min(icc，isc)时，剩余充电电流以min(ibc，isc-min(icc，isc))为限由锂电池模组吸收，否则isc均被超级电容模组吸收；
44.s10401b：当socc≥soccthr1时，复合电源功率控制器以第二电流传感器的电流值为反馈，以min(ibc，isc)为限，对锂电池模组进行充电；当isc》min(ibc,isc)时，剩余充电电流由超级电容模组吸收，否则isc均被锂电池模组吸收；
45.s10401b1，当isc》(ibc+icc)时，复合电源功率控制器上报过流充电故障，此时isc
‑ꢀ
(ibc+icc)电流由超级电容模组额外承担；
46.s10402：当车载复合动力电源系统处于较大的车载复合动力电源系统实时允许放电电流 (isdc)状态时，复合电源功率控制器根据超级电容模组剩余电量(socc)的第二阈值 (soccthr2)分配充电电流至电池系统及超级电容模组，soccthr2为可标定值；
47.s10402a：当socc≥soccthr2时，复合电源功率控制器以第一电流传感器的电流值为反馈，以min(icdc，isdc)为限，对超级电容模组进行放电；当isdc》min(icdc，isdc)时，剩余放电电流由锂电池模组提供，否则isdc均由超级电容模组提供；
48.s10402b：当socc《soccthr2时，复合电源功率控制器以第二电流传感器的电流值为反馈，以min(ibdc,isdc)为限，由锂电池模组提供电流；当isdc》min(ibdc,isdc)时，剩余充电电流由超级电容模组提供，否则isdc均由锂电池模组提供；
49.s10402b1，当isdc》(ibdc+icdc)时，复合电源功率控制器上报过流放电故障，此时 isdc-(ibdc+icdc)电流由超级电容模组额外承担；
50.s10403：当车载复合动力电源系统为充放电电流较小或者为零状态时，复合电源功率控制器根据超级电容模组剩余电量(socc)及标定的第三阈值(soccthr3)、第四阈值(soccthr4) 进行系统内的电量平衡；
51.s10403a：当socc《soccthr3时，复合电源功率控制器以标定的小电流ibalance1对超级电容模组进行充电；
52.s10403b：当socc》soccthr4时，复合电源功率控制器以标定的小电流ibalance2对超级电容模组进行放电。
53.进一步，在s10401中，此处较大的充电电流isc指超出ibc可标定的大于等于1倍的电流值；
54.在s10402中，较大的放电电流isdc指超出ibdc可标定的大于等于1倍的电流值；
55.在s10403中，此处较小的充放电电流指的是:充电电流在ibc的可标定的小于等于1倍范围内的电流值，放电电流在ibdc的可标定的小于等于1倍范围内的电流值；
56.在s10403中，标定阈值soccthr3《soccthr4；
57.在s10403a中，小电流ibalance1取锂电池模组的放电电流ibdc的可标定的小于等于1 倍的电流值；
58.在s10403b中，小电流ibalance2取锂电池模组充电电流ibc的可标定的小于等于1倍的电流值。
59.本发明的有益效果如下：
60.1.车载复合动力电源系统实现了锂电池模组及超级电容模组的并联集成，兼顾锂电池模组能量密度，又兼顾超级电容模组功率密度；可通过匹配低成本、低电量、低功率锂电池模组及超级电容模组实现车载复合动力电源系统大功率输出，实现系统降成本；
61.2.车载复合动力电源系统实现了超级电容模组与锂电池模组的电功率实时解耦，锂电池模组充放电电流保持在限值之内，无过流充放电风险，有利于锂电池模组延长寿命、提高安全性；
62.3.车载复合动力电源系统可充分发挥超级电容模组的过载充放电特性，由超级电容模组吸收系统的冲击电流，保证车载复合动力电源系统较高的过载特性，满足车辆加速、急刹车时大功率输出及输入的需求；
63.4.车载复合动力电源系统根据部件状态自动切换锂电池系统单一电源模式、超级电容系统单一电源模式、电源复合模式，具有较高的可靠性冗余度，保证系统的在线运行；
64.5.车载复合动力电源系统实时上报系统允许充电电流及放电电流，整车控制单元根据该电流值对负载进行功率控制，实现电功率输入、输出的正向保护，保证系统安全；
65.6.车载复合动力电源系统实时根据超级电容模组的剩余电量进行策略调整，通过控制使超级电容模组在进行大功率充电或放电时处在中间电量，保证在随机性的充放电时有较宽的充放电电量区间。
附图说明
66.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术顾客员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
67.图1为本发明具体实施例中的一种车载复合动力电源系统的结构示意图；
68.图2为本发明具体实施例中的一种车载复合动力电源系统的控制方法的步骤s1的结构流程图；
69.图3为图2所示的一种车载复合动力电源系统的控制方法的步骤s104的结构流程图；
70.图4为图3所示的一种车载复合动力电源系统的控制方法的步骤s10401b的结构流程图；
71.图5为图3所示的一种车载复合动力电源系统的控制方法的步骤s104中的步骤s10403 的结构流程图；
72.附图标记说明：超级电容模组1；超级电容正极功率线101；超级电容负极功率线102；复合电源功率控制器正极功率线103；复合电源功率控制器负极功率线104；锂电池正极功率线105；锂电池负极功率线106；复合电源负极功率输出线107；复合电源正极功率输出线108；锂电池模组2；超级电容管理系统线束201；锂电池管理系统线束202；第二电流传感器线束 203；第一电流传感器线束204；第二功率开关控制线束205；第一功率开关控制线束206；复合电源功率控制器3；超级电容管理系统4；锂电池管理系统5；配电耦合器6；第一功率开关601；第二功率开关602；第一电流传感器603；第二电流传感器604。
具体实施方式
73.下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
74.在本发明的具体实施例中，见图1，一种车载复合动力电源系统，包括超级电容模组1、锂电池模组2、复合电源功率控制器3及配电耦合器6，所述超级电容模组1与所述复合电源功率控制器3连接，所述复合电源功率控制器3与所述配电耦合器6连接，所述锂电池模组2也与所述配电耦合器6连接，所述超级电容模组1与所述锂电池模组2通过所述复合电源功率控制器 3及配电耦合器6实现并联；
75.所述超级电容模组1的正极、负极分别连接有超级电容正极功率线101及超级电容负极功率线102，所述超级电容正极功率线101及超级电容负极功率线102分别与所述复合电源功率控制器3的输入端的正极、负极连接；所述复合电源功率控制器3的输出端的正极、负极分别连接有复合电源功率控制器正极功率线103及复合电源功率控制器负极功率线104，所述复合电源功率控制器正极功率线103及复合电源功率控制器负极功率线104同时与所述配电耦合器6 的其中一个并联输入端连接；所述锂电池模组2的正极、负极分别连接有锂电池正极功率线105 及锂电池负极功率线106，所述锂电池正极功率线105及锂电池负极功率线106同时与所述配电耦合器6的另外一个并联输入端连接；所述超级电容模组1中设置有超级电容管理系统4，所述超级电容管理系统4连接有超级电容管理系统线束201，所述超级电容管理系统线束201与所述复合电源功率控制器3连接以实现所述超级电容管理系统4与所述复合电源功率控制器3的通讯，锂电池模组2中设置有锂电池管理系统5，所述锂电池管理系统5连接有锂电池管理系统线束202，所述锂电池管理系统线束202与所述复合电源功率控制器3连接以实现所述锂电池管理系统5与所述复合电源功率控制器3的通讯；
76.所述配电耦合器6连接有用于对外输出功率的复合电源负极功率输出线107及复合电源正极功率输出线108，所述复合电源功率控制器负极功率线104、锂电池负极功率线106并联后及所述复合电源负极功率输出线107在所述配电耦合器6中并联；
77.所述配电耦合器6内设置有第一功率开关601、第一电流传感器603、第二功率开关602、第二电流传感器604，所述第一功率开关601与第一电流传感器603串联，所述第二功率开关602 与所述第二电流传感器604串联，所述第一功率开关601与第一电流传感器603的串联电路与所述第二功率开关602与所述第二电流传感器604的串联电路并联，所述第一电流传感器603与所述复合电源功率控制器正极功率线103连接并控制所述复合电源功率控制器正极功率线103与复合电源正极功率输出线108的通断，所述第二电流传感器604与所述锂电池正极功率线105 连接并控制所述锂电池正极功率线105与所述复合电源正极功率输出线108的通断，所述第一功率开关601与所述第二功率开关602同时与所述复合电源正极功率输出线108连接；
78.所述复合电源功率控制器3连接有第二电流传感器线束203、第一电流传感器线束204、第二功率开关控制线束205及第一功率开关控制线束206，所述第二电流传感器线束203与所述第二电流传感器604连接以实现电流信号的采样，所述第一电流传感器线束204
与所述第一电流传感器603连接以实现电流信号的采样，所述第二功率开关控制线束205与所述第二功率开关 602连接以实现所述第二功率开关602的通断，所述第一功率开关控制线束206与所述第一功率开关601连接以实现所述第一功率开关601的通断。
79.所述超级电容模组1内部由超级电容单体串并联组成，其总电压范围与所述复合电源功率控制器3的输入端电压范围吻合；
80.所述锂电池模组2内部由锂电池单体串并联组成，其总电压范围与所述复合电源功率控制器3的输出端电压范围吻合；
81.所述第一功率开关601及第二功率开关602均为高压接触器或电控半导体功率器件。
82.所述复合电源功率控制器3为双向电压转换功率设备，所述复合电源功率控制器3用于实现控制端到输出端、输出端到输入端电压的实时双向调节及转化，实现所述超级电容模组1 的充电机放电；同时实现车载复合动力电源系统实时状态信息的上报，该状态信息包括但不局限于车载复合动力电源系统的运行模式、实时允许充放电电流、剩余电量、故障信息等；
83.超级电容管理系统4用于监控并上报所述超级电容模组1的状态信息；监控信息包括但不限于超级电容模组单体电压、采样点温度、总电压等信息，同时实现超级电容模组剩余电量的估算、超级电容模组实时允许的充放电电流、故障识别及上报等。
84.所述锂电池管理系统5实现所述锂电池模组2的状态监控上报；监控信息包括但不局限于锂电池单体电压、采样点温度、总电压等信息，同时监控锂电池模组的剩余电量、锂电池模组实时允许的充放电电流状态、电池故障信息的上报等；
85.所述配电耦合器6实现锂电池模组2的输出端、复合电源功率控制器3的输出端到车载复合动力电源系统的复合电源负极功率输出线107或复合电源正极功率输出线108的单回路或并联控制。
86.所述超级电容管理系统线束201实现所述超级电容管理系统4与所述复合电源功率控制器 3的信号通讯；所述锂电池管理系统线束202实现所述锂电池管理系统5与所述复合电源功率控制器3的通信通讯；所述第二电流传感器线束203两端分别连接所述复合电源功率控制器3与所述第一电流传感器603，实现电流信号的采样；所述第一电流传感器线束204两端分别连接所述复合电源功率控制器3与所述第二电流传感器604，实现电流信号的采样；所述第二功率开关控制线束205连接所述复合电源功率控制器3与所述第二功率开关602，所述第一功率开关控制线束206分别连接复合电源功率控制器3与所述第一功率开关601，实现功率开关的通断控制；
87.所述第一电流传感器603对流经所述复合电源功率控制器正极功率线103的电流进行监控，所述第二电流传感器604对流经所述锂电池正极线105的电流进行监控，第一电流传感器 603与第二电流传感器604优选使用霍尔式电流传感器。
88.当所述复合电源功率控制器3实现输入端到输出端的电压调节时，实现所述超级电容模组 1的放电电压的调节，从而实现所述超级电容模组1的放电电流相应变化；当所述复合电源功率控制器3实现输出端到输入端的电压调节时，实现所述超级电容模组1的充电电压的调节，从而实现所述超级电容模组1的充电电流相应变化。
89.所述第一功率开关601、第一电流传感器603、第二功率开关602、第二电流传感器
604由复合电源功率控制器3控制及采样；
90.通过设置配电耦合器6，使车载复合动力电源系统实现了超级电容模组1与锂电池模组2 的电功率的实时解耦，使得锂电池模组2充放电电流保持在限值之内，无过流充放电风险，有利于锂电池模组2延长寿命、提高安全性。
91.车载复合动力电源系统使超级电容模组1的过载充放电特性得到充分发挥，由超级电容模组1吸收车载复合动力电源系统的冲击电流，保证了车载复合动力电源系统较高的过载特性，满足了车辆加速、急刹车时大功率输出及输入需求。
92.在本发明的具体实施例中，见附图2-5，用于控制如权利要求6所述的一种车载复合动力电源系统的控制方法，所述车载复合动力电源系统包括锂电池系统单一电源模式、超级电容系统单一电源模式、故障模式及电源复合模式；
93.当超级电容模组1、复合电源功率控制器3、超级电容管理系统4、第一电流传感器603、第一功率开关601、所述超级电容正极功率线101、超级电容负极功率线102、复合电源功率控制器正极功率线103、复合电源功率控制器负极功率线104、锂电池负极功率线106、超级电容管理系统线束201、第一电流传感器线束204、第一功率开关控制线束206存在故障，且锂电池模组2、锂电池管理系统5、第二电流传感器604、第二功率开关602、锂电池正极功率线105、锂电池管理系统线束202、第二电流传感器线束203、第二功率开关控制线束205 无故障时，车载复合动力电源系统切换成锂电池系统单一电源模式；
94.当锂电池模组2、锂电池管理系统5、第二电流传感器604、第二功率开关602、锂电池正极功率线105、锂电池负极功率线106、锂电池管理系统线束202、第二电流传感器线束203、第二功率开关控制线束205存在故障，且超级电容模组1、复合电源功率控制器3、超级电容管理系统4、第一电流传感器603、第一功率开关601、所述超级电容正极功率线101、超级电容负极功率线102、复合电源功率控制器正极功率线103、复合电源功率控制器负极功率线 104、锂电池负极功率线106、超级电容管理系统线束201、第一电流传感器线束204、第一功率开关控制线束206无故障时，车载复合动力电源系统切换成超级电容系统单一电源模式；
95.当锂电池模组2、锂电池管理系统5、第二电流传感器604、第二功率开关602、锂电池正极功率线105、锂电池负极功率线106、锂电池管理系统线束202、第二电流传感器线束203、第二功率开关控制线束205故障，以及超级电容模组1、复合电源功率控制器3、超级电容管理系统4、第一电流传感器603、第一功率开关601、所述超级电容正极功率线101、超级电容负极功率线102、复合电源功率控制器正极功率线103、复合电源功率控制器负极功率线104、锂电池负极功率线106、超级电容管理系统线束201、第一电流传感器线束204、第一功率开关控制线束206存在故障存在故障时，车载复合动力电源系统为故障模式；
96.当所有部件均无故障时，车载复合动力电源系统为电源复合模式。
97.其中车载复合动力电源系统用于实现锂电池模组2与超级电容模组1的并联集成，兼顾锂电池模组2的能量密度的同时，还兼顾超级电容模组1的功率密度，通过匹配低成本、低电量、低功率的锂电池模组2及低功率超级电容模组1实现了车载复合动力电源系统的大功率的输出，从而降低了系统成本；
98.车载复合动力电源系统根据部件状态自动切换锂电池系统单一模式、超级电容系统单一模式、电源复合模式，具有较高的可靠性冗余度，保证系统在线运行的稳定性；
99.该控制方法，包括以下步骤：
100.s1：车载复合动力电源系统低压上电，系统自检，复合电源功率控制器3根据自检结果判断是否为锂电池系统单一电源模式、超级电容系统单一电源模式、故障模式或者电源复合模式中的一种，并将所处模式上报给所述车载复合动力电源系统，所述车载复合动力电源系统根据所处的模式通过控制第一功率开关601及第二功率开关602的通断对整个系统进行实时调控，从而实现锂电池系统单一电源模式、超级电容系统单一电源模式、故障模式和电源复合模式四种工作模式的切换；
101.s101：当车载复合动力电源系统为锂电池系统单一电源模式，复合电源功率控制器3闭合第二功率开关602、断开第一功率开关601，锂电池管理系统5实时采集第二电流传感器 604的电流值，此电流值为锂电池模组实时允许的充放电电流，锂电池管理系统5将实时采集的电流值上报给复合电源功率控制器3，同时上报当前为锂电池系统单一电源模式；此时，复合电源功率控制器3以锂电池管理系统5上报的电流值作为车载复合动力电源系统实时允许的充放电电流；
102.s102：当系统为超级电容系统单一电源模式，复合电源功率控制器3闭合第一功率开关 601、断开第二功率开关602，超级电容管理系统4实时采集第一电流传感器603的电流值，超级电容管理系统4将电流值上报给复合电源功率控制器3，同时上报当前为超级电容系统单一电源模式；此时，复合电源功率控制器3以超级电容管理系统4上报的电流值作为车载复合动力电源系统实时允许的充放电电流；
103.复合电源功率控制器3以输出端恒压模式实现超级电容模组1到车载复合动力电源系统的复合电源负极功率输出线107或复合电源正极功率输出线108的电功率的双向转化；
104.s103：当车载复合动力电源系统为故障模式，车载复合动力电源系统断开第一功率开关 601及第二功率开关602，车载复合动力电源系统离线；复合电源功率控制器3上报当前为故障模式；
105.s104：当系统为电源复合模式时，复合电源功率控制器3实现锂电池模组端的功率供电与超级电容模组端的功率供电的接通，此时，复合电源功率控制器3闭合第一功率开关601 及第二功率开关602，同时超级电容管理系统4实时采集第一电流传感器603的电流值(包括超级电容模组实时充电电流(icc)及超级电容模组实时放电电流(icdc))、锂电池管理系统5实时采集第二电流传感器604的电流值(包括锂电池模组实时充电电流(ibc)及锂电池模组实时放电电流(ibdc))，超级电容管理系统4及锂电池管理系统5将采集到的电流值上报给复合电源功率控制器3；复合电源功率控制器3以锂电池管理系统5、超级电容管理系统 4上报的实时充电电流之和作为车载复合动力电源系统实时允许充电电流(isc),以锂电池管理系统5、超级电容管理系统4上报的实时允许放电电流之和为车载复合动力电源系统实时允许放电电流(isdc)，并实时上报车载复合动力电源系统的实时允许充电电流(isc)及实时允许放电电流(isdc)，同时实时进行复合电源总输出电流的解耦及内部电量的均衡；
106.进一步，整车根据复合电源功率控制器3上报的实时允许充电电流(isc)及实时允许放电电流(isdc)对负载进行功率限值控制；
107.进一步，车载复合动力电源系统根据系统实时检测的实时允许充电电流(isc)或
实时允许放电电流(isdc)、电池管理系统上报的电池剩余电量(socb)、超级电容管理系统上报的超级电容剩余电量(socc)对超级电容管理系统4进行锂电池模组实时充电电流(ibc)或锂电池模组实时放电电流(ibdc)、超级电容模组实时充电电流(icc)或超级电容模组实时放电电流(icdc)的解耦；
108.进一步，当系统为电源复合模式时，车载复合动力电源系统处于较大的实时允许充电电流(isc)状态、较大的实时允许放电电流(isdc)状态或充放电电流较小或者为零状态中的一种；
109.s10401，当车载复合动力电源系统处于较大的实时允许充电电流(isc)状态时，车载复合动力电源系统根据超级电容模组剩余电量(socc)的第一阈值(soccthr1)分配充电电流至电池系统及超级电容模组，soccthr1为可标定值；
110.进一步的，在s10401中，此处较大的充电电流isc指超出ibc一定比例的电流值；
111.s10401a：当socc《soccthr1时，复合电源功率控制器以第一电流传感器的电流值为反馈，以min(icc，isc)为限，对超级电容模组进行充电；当isc》min(icc，isc)时，剩余充电电流以min(ibc，isc-min(icc，isc))为限由锂电池模组吸收，否则isc均被超级电容模组吸收；
112.s10401b：当socc≥soccthr1时，复合电源功率控制3以第二电流传感器的电流值为反馈，以min(ibc，isc)为限，对锂电池模组进行充电；当isc》min(ibc,isc)时，剩余充电电流由超级电容模组吸收，否则isc均被锂电池模组吸收；
113.s10401b1，当isc》(ibc+icc)时，复合电源功率控制器3上报过流充电故障，此时isc
‑ꢀ
(ibc+icc)电流由超级电容模组额外承担；
114.s10402：当车载复合动力电源系统处于较大的实时允许放电电流(isdc)状态时，车载复合动力电源系统复合电源功率控制器根据超级电容模组剩余电量(socc)的第二阈值 (soccthr2)分配充电电流至电池系统及超级电容模组，soccthr2为可标定值；
115.进一步的，较大的放电电流isdc指超出ibdc的可标定的大于等于1倍的电流值；
116.s10402a：当socc≥soccthr2时，复合电源功率控制器3以第一电流传感器的电流值为反馈，以min(icdc，isdc)为限，对超级电容模组进行放电；当isdc》min(icdc，isdc) 时，剩余放电电流由锂电池模组提供，否则isdc均由超级电容模组提供；
117.s10402b：当socc《soccthr2时，复合电源功率控制器以第二电流传感器的电流值为反馈，以min(ibdc,isdc)为限，由锂电池模组提供电流；当isdc》min(ibdc,isdc)时，剩余充电电流由超级电容模组提供，否则isdc均由锂电池模组提供；
118.s10402b1，当isdc》(ibdc+icdc)时，复合电源功率控制器上报过流放电故障，此时 isdc-(ibdc+icdc)电流由超级电容模组额外承担；
119.s10403：当车载复合动力电源系统为充放电电流较小或者为零状态时，复合电源功率控制器3根据超级电容模组剩余电量(socc)及标定的第三阈值(soccthr3)、第四阈值 (soccthr4)进行系统内的电量平衡；
120.进一步的，此处较小的充放电电流指的是：充电电流在ibc的的可标定的小于等于1倍范围内的电流值，放电电流在ibdc一定比例范围内的电流值；
121.进一步的，标定阈值soccthr3《soccthr4；
122.s10403a：当socc《soccthr3时，车载复合动力电源系统复合电源功率控制器以标
定的小电流ibalance1对超级电容模组进行充电；
123.进一步的，小电流ibalance1取锂电池模组的放电电流ibdc的可标定的小于等于1倍的电流值；
124.s10403b：当socc》soccthr4时，车载复合动力电源系统复合电源功率控制器以标定的小电流ibalance2对超级电容模组进行放电；
125.进一步的，小电流ibalance2取锂电池模组充电电流ibc的可标定的小于等于1倍的电流值。
126.s2：车载复合动力电源系统低压下电，其断开第一功率开关、第二功率开关，并切断对外充电、放电；
127.车载复合动力电源系统实时上报系统允许的充电电流及放电电流，整车控制单元根据该电流值对负载进行功率控制，实现电功率输入、输出的正向保护，保证系统的安全；
128.车载复合动力电源系统实时根据超级电容模组的剩余电量进行策略调整，通过控制使超级电容模组在进行大功率充电或放电时处在中间电量，保证在随机性的充放电时有较宽的充放电电量区间。
129.在该系统具体实施例中，复合电源功率控制器3通过控制第一功率开关和第二功率开关，实现了锂电池系统的单一电源模式、超级电容系统单一电源模式和电源复合模式的切换；
130.在低温启动工况下，车载复合动力电源系统处于超级电容系统单一电源模式，复合电源功率控制器闭合第二功率开关、断开第一功率开关，利用低温特性好的超级电容为驱动系统进行供电，满足车辆“随用随走”的要求；
131.在大电流制动能量回收工况以及充电工况下，isc值超出ibc的可标定的大于等于1倍的电流值，ibc《isc《(ibc+icc)车载复合动力电源系统工作在电源复合模式，复合电源功率控制器实现锂电池模组2端功率供电与超级电容模组1端功率供电的接通，利用超级电容功率密度高、充电电流高的特点，对车载复合动力电源系统的充电电流进行分流，锂电池仅吸收其限值ibc范围内的部分电流，超出锂电池允许充电电流部分将由超级电容吸收；
132.当isc》(ibc+icc)时，复合电源功率控制器上报过流充电故障，此时将充电电流超出 ibc+icc之和部分、超出ibc部分分流到超级电容，锂电池依然仅吸收其限值ibc范围内的部分，以避免短时间充电电流过大引起的锂电池过热问题，提高电源系统的功率密度和稳定性；
133.在充电工况下，如果socc《soccthr1，在此情况下如果系统充电电流小于超级电容允许充电电流isc《icc，则以isc为限对超级电容进行充电；如果isc》icc，复合电源控制器将以icc 为上限对超级电容进行充电，此时超出icc部分(isc-icc)由锂电池模组2吸收；
134.如果socc≥soccthr1，在此情况下如果isc《ibc，则以isc为限对锂电池模组2进行充电；如果isc》ibc，复合电源控制器将以ibc为上限对锂电池模组2进行充电，此时超出ibc部分 (isc-ibc)由超级电容模组1吸收；
135.在正常行车工况下，isdc《ibdc时车载复合动力电源系统工作在锂电池系统单一电源模式，利用能量密度大的锂电池进行驱动功率的输出和此工况下的制动能量回收；
136.在大功率驱动工况下，当车载复合动力电源系统为较大的放电流时，即isdc指超出ibdc 的可标定的大于等于1倍的电流值，如果ibdc《isdc《(ibdc+icdc),车载复合动力电
源系统工作在电源复合模式，在此模式下复合电源功率控制器综合socc、socb、ibdc以及icdc状态，对isdc进行合理的功率分流，保证符合电源系统的放电功率密度，实时满足驱动系统的需求；
137.具体地，当超级电容电量大于等于标定阈值时，系统以min(icdc,isdc)为上限，由超级电容模组1供电；当系统充电电流超出icdc时，超出部分电流由锂电池模组2提供，否则isdc 均由超级电容模组1提供；
138.当超级电容电量小于第二标定阈值socc《soccthr2时，复合电源功率控制器以第二电流传感器的电流值为反馈，以min(ibdc,isdc)为限，由锂电池模组2统提供电流；当 isdc》min(ibdc,isdc)时，剩余充电电流由超级电容模组1提供，否则isdc均由锂电池模组2 提供；
139.如果isdc》(ibdc+icdc)复合电源功率控制器上报过流放电故障，此时isdc-(ibdc+icdc) 电流由超级电容模组1额外承担，此时锂电池负责ibdc范围内的放电电流输出，超级电容负责 icdc以及isdc-(ibdc+icdc)部分的放电电流输出；
140.当车载复合动力电源系统为充放电电流较小或者为零时，车载复合动力电源系统复合电源功率控制器根据超级电容模组1剩余电量socc及标定的阈值soccthr3、soccthr4进行系统内的电量平衡；
141.此处较小的充放电电流指充电电流在ibc的可标定的小于等于1倍范围内的电流值，放电电流在ibdc一定比例范围内的电流值；
142.标定阈值soccthr3《soccthr4；
143.当socc《soccthr3时，车载复合动力电源系统复合电源功率控制器以标定的小电流 ibalance1对超级电容模组1进行充电；
144.进一步地，小电流ibalance1取锂电池模组放电电流ibdc的可标定的小于等于1倍的电流值；
145.当socc＞soccthr4时，车载复合动力电源系统复合电源功率控制器以标定的小电流ibalance2对超级电容模组1进行放电；
146.小电流ibalance2取锂电池模组充电电流ibc一定比例的电流值；
147.当车载复合动力电源系统低压下电，其断开功率开关1、功率开关2，系统切断对外充电、放电；
148.针对现有专利检索内容和现有产品现状，针对满足车载动力电源对功率密度、能量密度、环境适应性等需求，本发明实现超级电容模组与锂电池模组的集成应用，兼顾功率密度及能量密度，环境适应性强、低成本低、自放电小、过载能力强、最大程度上保证锂电池模组循环寿命及安全，是宽环境温度运营的混合动力车辆、纯电动车辆的理想电源系统。
149.本发明属于新能源汽车领域，尤其涉及到应用于纯电动车辆、混合动力车辆的一种车载复合动力电源系统及其控制方法，其具有环境适应能力强、兼顾能量密度与功率密度、循环寿命长，实现了电功率发实时解耦分配及耦合，特别适用于全气候条件的纯电动车和混合动力车辆；
150.能够满足当前纯电动车、混合动力车辆动力电源系统对功率密度、能量密度、循环寿命、宽温区适应性等诸多方面要求；
151.其结构上由锂电池模组、超级电容模组、复合电源控制系统组成，即兼顾锂电池模
组的高能量密度、低自放电率优点，又兼顾超级电容模组低温特性好、高功率密度、循环寿命长等优点；
152.控制过程中实现需求电功率向锂电池模组、超级电容模组电功率的实时解耦分配及耦合，保证锂电池模组处于“温和”的电功率输入、输出工况下，最大程度的延长了锂电池模组循环寿命，保证了锂电池模组安全，同时满足了行驶过程中对锂电池模组功率特性的要求。
153.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。