复合电源的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及新能源汽车领域，特别涉及一种复合电源。
【背景技术】
[0002]随着新能源汽车的发展和市场应用的扩大，蓄电池组循环使用寿命短、功率密度低、不易回收利用的特点日益凸显，可以说蓄电池问题是长久以来一直制约混合动力汽车发展的瓶颈问题，直接制约了新能源汽车的发展。近些年来，随着电功率需求的逐步增大，单一蓄电池组电源不能满足现在新能源汽车的实际需要的问题更加明显。而超级电容作为一种新能电源，虽然具有功率大、大电流瞬间充放电效率高(90%以上)的优点，可以完全替代蓄电池组作为整车的动力电源，但是使用超级电容的能量密度很低，如为增大其总能量存储量而增加其串联单体数量，则会造成整车质量的增加和造价的大大升高。很多电动汽车和混合动力汽车厂商目前只能将超级电容作为功率缓冲装置，不适合单独作为汽车电能存储装置。
[0003]采用蓄电池组作为主要储能系统，超级电容作为辅助储能系统，二者联合使用作为整车的能量存储系统，逐渐成为国内外对混合动力汽车车载储能系统的设计趋势。超级电容具有的大功率充放电特性与蓄电池组所具有的高能量密度特点相结合，组成由超级电容与蓄电池组成的复合电源方案，充分发挥两者的优势，不仅是电源具有良好的脉冲充放电性能，而且同时也满足了混合动力汽车回收制动能量过程的效率和容量要求。
[0004]目前，市场上实现电池与电容复合使用的方法主要有两种，第一种通过加装反向二极管的方式实现，如图1所示，该复合电源结构包括电机控制器11、预充回路12、手动保险开关13、反向二极管14、蓄电池15和超级电容16。第二种通过使用D⑶C变压器(DirectCurrent，不同直流电源值的转换，下文简称DCDC)来实现，如图2所示，该复合电源结构包括电机控制器21、预充回路22、手动保险开关23、蓄电池24、双向D⑶C25和超级电容26。
[0005]在上述第一种方案中，只有电池电压高于电容电压的情况下，由于二极管的导通作用，电池与电容才能够共同使用，即只有当电池电压大于等于电容电压时，蓄电池与超级电容才能够一起进行能量输出。该方案由于二极管的反向截止作用，因此存在当整车能量进行回馈时，整车的回馈能量只能存储到超级电容中，蓄电池不能进行能量的回收，虽然超级电容可以进行大功率的回馈，但是能量密度小，回收能量少，蓄电池能量密度大的特点在能量回收过程中就不能得到体现，从而造成系统能量的浪费与存储能量少的问题。概括的讲，该方案存在的缺点:1、蓄电池的能量只能单向流出，而不能进行能量流入，因此蓄电池只能在动力输出时使用；2、能量回收过程中，只能发挥超级电容功率密度大的优点，而不能发挥蓄电池能量密度大的优点。
[0006]在上述第二种复合电源方案中，由于双向DCDC具备能量双向流动的特点，因此能量能够在电池与电容之间双向流动，但是由于双向DCDC的成本、控制策略以及体积与重量在实际过程中存在众多制约因素。该系统结构具有如下缺点:1、系统复杂，体积大，质量重，在有限的整车空间上布置会存在一定的困难；2、满足整车使用的DCDC的功率一般在10kw以上，这样的DCDC价格会十分的昂贵；3、DCDC的使用环境有一定特殊要求，在整车上使用寿命比较短；4、DCDC的使用需要有单独的控制器与其通讯，响应速度会有一定的延迟。
[0007]公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种复合电源，能够实现蓄电池与超级电容之间能量的双向流动，结构简单，成本低。
[0009]为实现上述目的，本发明提供了一种复合电源，包括:电机控制器；超级电容，其接入电机控制器的两端；蓄电池，其与超级电容并联连接；以及功率电子开关，其接入超级电容和蓄电池之间，该功率电子开关内置有二极管。
[0010]优选地，功率电子开关由驱动板控制。
[0011]优选地，电机控制器与超级电容之间接有预充回路。
[0012]优选地，电机控制器与超级电容之间还接有手动维修开关。
[0013]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:通过在超级电容与蓄电池之间加装一个功率电子开关，因为功率电子开关本身内置有二极管，不需要另外增加二极管，就可以实现蓄电池的能量流向整车的效果，通过增加驱动板控制功率电子开关，从而能够实现蓄电池与超级电容之间能量的双向流动，结构简单、功率电子开关的体积小、质量轻，在整车上布置容易，且价格低廉。另外，功率电子开关的使用环境比较宽泛，使用寿命长，且通用性强，维护方便。
【附图说明】
[0014]图1是一种现有的复合电源的结构示意图；
[0015]图2是另一种现有的复合电源的结构示意图；
[0016]图3是根据本发明的复合电源的结构示意图；
[0017]图4是另一根据本发明的复合电源的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0019]除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
[0020]如图3所示，根据本发明【具体实施方式】的一种复合电源，包括电机控制器31、超级电容36、蓄电池35和功率电子开关4。其中超级电容36接入电机控制器31的两端，蓄电池35与超级电容36并联连接，功率电子开关34接入超级电容36和蓄电池35之间，该功率电子开关34内置有二极管。
[0021]上述方案中，通过在超级电容36与蓄电池35之间加装一个功率电子开关34 (功率电子开关也称IGBT)来实现超级电容36与蓄电池35之间的能量流动。通过功率电子开关34内置的二极管，在蓄电池35的电压大于等于超级电容36的电压(超级电容36与蓄电池35之间的电压差需要在设计范围内)时，当有驱动需求时，超级电容36与蓄电池35 —起放电，参与驱动，蓄电池35的能量通过二极管流向电机控制器31 (电机控制器也称DMCM)，进而驱动车辆。在超级电容36与蓄电池35的电压压差在设计范围内时，在刹车回馈工况时，通过功率电子开关34的高频通、断来实现能量从电机控制器31向蓄电池35回馈，这样通过增设功率电子开关可以实现能量的双向流动。
[0022]作为一种优选实施例，功率电子开关34由驱动板37控制(参见图4)。本实施例中，根据超级电容36与蓄电池35的电压使用范围，确定功率电子开关34的通、断压差，从而设计驱动板37，实现硬件物理判断、控制功率电子开关34的条件，这样可以通过驱动板37的硬件设计，来自行控制功率电子开关34的通、断，控制信号准确，且执行迅速。本方案中，通过增加驱动板37，可以控制超级电容侧能量流向蓄电池35，从而能够实现蓄电池35与超级电容36之间能量的双向流动。
[0023]作为一种优选实施例，电机控制器31与超级电容36之间接有预充回路32。
[0024]作为一种优选实施例，电机控制器31与超级电容36之间还接有手动维修开关33。本实施例中，手动维修开关33为一种手动保险开关。
[0025]综上，本实施例的复合电源是一种电池与电容共同使用的复合电源结构，通过在超级电容36与蓄电池35之间加装一个功率电子开关34，因为功率电子开关34本身内置有二极管，不需要另外增加二极管，就可以实现蓄电池35的能量流向整车的效果，通过增加驱动板37控制超级电容侧能量流向蓄电池35，从而能够实现蓄电池35与超级电容36之间能量的双向流动，结构简单、功率电子开关34的体积小、质量轻，在整车上布置容易，且价格低廉。另外，功率电子开关34的使用环境比较宽泛，使用寿命长，且通用性强，维护方便。
[0026]前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
【主权项】
1.一种复合电源，其特征在于，包括: 电机控制器； 超级电容，其接入所述电机控制器的两端； 蓄电池，其与所述超级电容并联连接；以及 功率电子开关，其接入所述超级电容和所述蓄电池之间，该功率电子开关内置有二极管。2.根据权利要求1所述的复合电源，其特征在于，所述功率电子开关由驱动板控制。3.根据权利要求1所述的复合电源，其特征在于，所述电机控制器与所述超级电容之间接有预充回路。4.根据权利要求3所述的复合电源，其特征在于，所述电机控制器与所述超级电容之间还接有手动维修开关。
【专利摘要】本发明公开了一种复合电源，包括：电机控制器；超级电容，其接入电机控制器的两端；蓄电池，其与超级电容并联连接；以及功率电子开关，其接入超级电容和蓄电池之间，该功率电子开关内置有二极管。该复合电源能够实现蓄电池与超级电容之间能量的双向流动，结构简单，成本低。
【IPC分类】B60L11/00, B60L11/18
【公开号】CN105291860
【申请号】CN201510778937
【发明人】王东栋, 欧阳石坤, 张松, 余大中, 毛正松, 李培辉, 陈红权, 林海, 吴苾曜
【申请人】广西玉柴机器股份有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月13日