CN208256850U - 一种混合动力电池*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种混合动力电池***，包括牵引电机、功率变换器、电池包、开关电源、超级电容器及功率电阻，所述牵引电机通过功率变换器与电池包连接，所述开关电源的一端连接在功率变换器与电池包之间，开关电源的另一端与超级电容器连接，所述功率电阻与超级电容器连接，功率电阻用于释放超级电容器中的电能，所述功率变换器及开关电源与电池管理***连接。本实用新型通过在传统的纯磷酸铁锂电池包或三元锂电池包的总正负两极并联一个辅助的储能***，以增加电池包整体的倍率性能，使电池包具备短时间范围内优良的倍率性能，采用混合动力电池***的纯电动车辆具备更好的加速性能，和能量回收效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源车辆电池管理技术领域，具体涉及一种混合动力电池***。
背景技术
近年来，全球变暖、酸雨、雾霾已成为人民生活中经常能够听到的词语。为解决这一系列严峻的环境问题，新能源车辆被视为未来的主要交通工具引起了世界各国的高度重视。电池包的设计作为新能源车辆的关键技术之一，成为了各国专家学者的关注的热点。新能源车辆包括混合动力车辆和纯电动车辆。混合动力车辆采用油电混合的能源布局。通过搭载电能储存装置，在车辆需要加速时，动力***将输出电能转变为机械能，保证内燃机的燃油经济性，减少车辆油耗；在车辆需要制动减速时，将多余的机械能转变为电能进行回收。
考虑到石油作为一种不可再生资源，我国在车辆制造水平相对欧美落后的情况下，提出了大力发展纯电动车辆的战略，实现弯道超车。在国家政策的带动下，采用磷酸铁锂电池、三元锂电池的新能源车辆市场份额逐年递增。为增加续航里程，已有相关车企推出带电能回收技术的新能源车辆。即：在车辆制动期间，将车辆的机械能回收进入电池***。然而，无论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池，倍率性能是制约其能量回收效率的一个重要因素。虽然通过增加锂电池并联的个数，可以减小每个电池单体所承受的电流，但这种方法受电池包空间的制约，效果不太理想。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种混合动力电池***，对传统的纯磷酸铁锂电池包或三元锂电池进行改进，使电池包具备短时间范围内优良的倍率性能。
为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种混合动力电池***，包括牵引电机、功率变换器、电池包、开关电源、超级电容器及功率电阻，所述牵引电机通过功率变换器与电池包连接，所述开关电源的一端连接在功率变换器与电池包之间，开关电源的另一端与超级电容器连接，所述功率电阻与超级电容器连接，功率电阻用于释放超级电容器中的电能，所述功率变换器及开关电源与电池管理***连接。
由上述技术方案可知，本实用新型通过在传统的纯磷酸铁锂电池包或三元锂电池包的总正负两极并联一个辅助的储能***，以增加电池包整体的倍率性能。该辅助的储能***含双向开关电源和一个超级电容器。当车辆加速时，电机对电池包有较大的电流需求，当需求超过一定阈值后，超级电容器经开关电源、功率变换器向牵引电机供电。当车辆制动减速时，牵引电机将机械能转为电能，充入储能***。为避免纯磷酸铁锂电池包和三元电池包过流，检测点A处的电流值超过阈值时，电流将经开关电源，充入超级电容器，使电池包具备短时间范围内优良的倍率性能，采用混合动力电池***的纯电动车辆具备更好的加速性能，和能量回收效率。
附图说明
图1是本实用新型的电路框图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
如图1所示，本实施例的一种混合动力电池***，包括驱动***和储能***，该驱动***包括车轮1和汽车传动***2及牵引电机，该牵引电机与车轮1通过汽车传动***2连接；该储能***包括功率变换器、大容量磷酸铁锂/三元锂电池包、双向开关电源、超级电容器及功率电阻，该牵引电机通过功率变换器与电池包连接，开关电源的一端连接在功率变换器与电池包之间，开关电源的另一端与超级电容器连接，功率电阻与超级电容器连接，功率电阻用于释放超级电容器中的电能，功率变换器及开关电源受电池管理***控制。本实施例的电池包包括大容量磷酸铁锂电池包或者三元锂电池包。
功率变换器与储能装置（电池包及超级电容器）之间的电流检测点有两处，分别被标识为A和B。电流检测点A检测功率变换器含储能装置一侧总电流值；电流检测点B检测开关电源一侧，流入或流出超级电容器的电流值。牵引电机在车辆需要输出动力的时候，其充当电动机，消耗电能，产生机械能，通过车辆传动***驱动车轮转动。当车辆需要减速时，牵引电机充当发电机，消耗机械能，产生电能。功率变换器可双向工作，实现电能的双向传递。电流检测点A处和B处的电流大小和方向被电池管理***实时采集。大容量磷酸铁锂/三元锂电池包的充电电流和放电电流可根据电流检测点A点和B点的测量值计算得出。
功率变换器可双向工作。在驾驶员踩油门踏板时，功率变换器可以将混合式储能***输出的直流电转变为交流电，供牵引电机工作。在牵引电机的带动下，经车辆传动***，驱动车轮转动。在驾驶员踩刹车踏板时，牵引电机将车辆的机械能转变为电能，功率变换器将牵引电机提供的电能整流为直流电，并充入混合式储能***。
当储能***需要向牵引电机提供电能的时候，电池管理***将判断电流检测点A处的电流值是否大于所设置的阈值，判定开关电源是否工作。并根据A点处电流方向，判断开关电源工作时，电能的传输方向。
电池管理***实时采集电流检测点A和电流检测点B的电流值，通过控制功率变换器和开关电源中的开关半导体器件的工作频率完成对大容量磷酸铁锂/三元电池包和超级电容器模组的限流。
本实施例的，超级电容器由多只电容器单体并联而成。每个超级电容器的耐压为16V，容量为20F。为保证超级电容器的长寿命，当开关电源向超级电容器充电时，充电电压总是不超过15V。为保证超级电容器在需要向功率变换器提供电能的时候，有足够的电能储备。当超级电容器模组电压值低于耐压值的30%时，开关电源不再从超级电容器中提取能量。如此时电流检测点处电流来自功率变换器，或电流来自大容量磷酸铁锂/三元锂电池包且小于最大放电电流的90%，则开关电源给超级电容器充电。当车辆需要动力输出时，经功率变换器的电能流向为从混合式储能***的一侧传输到驱动***。
本实用新型的工作原理：当电流检测点A处检测到的输入功率变换器的电流值小于程序所设置的大容量磷酸铁锂/三元锂电池的阈值时，开关电源启动将大容量磷酸铁锂/三元锂电池包中储存的电能传输到超级电容器中。通过实施对电流检测点B处电流的实时采集完成反馈控制，确保电流检测点B处的电流值小于大容量磷酸铁锂/三元锂电池包最大许可放电电流与电流检测点A点处电流差值的30%。因此，在该阶段大容量磷酸铁锂/三元锂电池在不发生过流的情况下，同时完成了向牵引电机提供电能以及向超级电容器充电。当大容量磷酸铁锂/三元锂电池包的放电倍率达到程序所设置的阈值后，如牵引电机需要更多的电流，且超级电容器的电压大于其耐压值的30%，则开关电源启动，将超级电容器的电能输向功率变换器，驱动牵引电机工作。车辆需要制动减速时，经功率变换器的电能流向为从驱动***的一侧传输到混合式储能***。当超级电容器的电压值小于其耐压值的60%，开关电源将来自功率变换器的电能输入到超级电容器中。开关电源通过控制开关频率使得电流检测点B点的值接近A点的值。即：由消耗机械能产生的电能几乎全部充入超级电容器中。当超级电容器的电压值大于其耐压值的60%时，电池管理***根据来自电流检测点A点处的电流值，判断是否对超级电容器充电。如电流检测点A点处的电流值达到大容量磷酸铁锂/三元锂电池包许可的最大充电电流的90%，则开关电源启动，对超级电容器进行充电。从而确保电流检测点A点处的电流值不再上升。如超级电容器的电压值达到其耐压值的90%时，则超级电容器通过功率电阻放电，直至超级电容器电压下降到其耐压值的85%以下。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (1)
1.一种混合动力电池***，其特征在于：包括牵引电机、功率变换器、电池包、开关电源、超级电容器及功率电阻，所述牵引电机通过功率变换器与电池包连接，所述开关电源的一端连接在功率变换器与电池包之间，开关电源的另一端与超级电容器连接，所述功率电阻与超级电容器连接，所述功率电阻用于释放超级电容器中的电能，所述功率变换器及开关电源与电池管理***连接。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114335837A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 远景动力技术(江苏)有限公司 | 电池包 |
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