專利名稱：一種電動汽車電源及充放電方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電動汽車電源及充放電方法。
背景技術：
現(xiàn)有技術中，如"動力電池組"專利(專利號200820179656. 4)所公開的技術方 案，由于電動汽車動力電池工作原理和制造水平的限制，動力電池的放電效率均不夠理想。 試驗研究結果表明，動力電池的放電效率隨著放電電流的增大而逐步減小，同時，大電流放 電會縮短動力電池的使用壽命，從而增加電動汽車的使用成本。因此，動力電池的理想放電 條件應該是持續(xù)地小電流放電，但是，當動力電池直接驅動電動汽車時，這種放電條件會影 響電動汽車動力性能的發(fā)揮。 電動汽車在城區(qū)運行時，由于城市工況的特點，車輛頻繁處于加速、減速和怠速的 運行過程中，雖然在車輛加速過程中，要求動力系統(tǒng)提供較大功率，動力電池處于大電流放 電狀態(tài)，但是，在車輛減速、滑行過程中，動力系統(tǒng)的輸出功率很小，甚至為零，這時，動力電 池組放電電流小，或者不放電。車輛的城市工況統(tǒng)計結果顯示，車輛滑行、減速和怠速導致 動力系統(tǒng)零輸出的時間約是車輛總的運行時間的30%左右。因此，車用動力電池的放電特 性表現(xiàn)為峰值電流大、平均電流小，影響動力電池使用壽命。 制約電動汽車廣泛應用的一個重要因素是其續(xù)駛里程短，而再生制動是節(jié)約能 源、提高電動汽車續(xù)駛里程的關鍵?，F(xiàn)有電動汽車上的再生制動都是在車輛制動時，使驅動 電機工作于發(fā)電模式，將動能轉化為電能回饋并儲存在蓄電池中，其缺點是蓄電池難以實 現(xiàn)短時間大功率充電且充放電循環(huán)次數有限，成本高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種電動汽車電源及其充放電方法，提高動力系統(tǒng)的
放電效率，有效延長動力電池的使用壽命。 本發(fā)明基于同一發(fā)明構思，具有兩個獨立技術方案 1、一種電動汽車電源，具有動力電池，其特征在于動力電池與超級電容并聯(lián)。
超級電容可以為超級電容模組，多個單體超級電容串聯(lián)構成一組超級電容組，多 組前述的超級電容組并聯(lián)構成超級電容模組。 2、一種前述電動汽車電源的充放電方法，其特征在于當電動汽車起步、加速或上 坡時，由超級電容向驅動電機提供電流；當電動汽車的驅動電機處于發(fā)電模式時，驅動電機 對動力電池和超級電容進行充電。 超級電容向驅動電機提供的電流不足時，由動力電池向驅動電機提供電流。 驅動電機對動力電池和超級電容停止充電時，超級電容可對動力電池進行二次充電。 超級電容可以為超級電容模組，多個單體超級電容串聯(lián)構成一組超級電容組，多 組前述的超級電容組并聯(lián)構成超級電容模組。
根據驅動電機的額定電壓確定每組超級電容組的單體超級電容個數，根據所需存
儲的電量確定超級電容組的組數。
電動汽車的驅動電機選用永磁同步電機。 本發(fā)明具有的有益效果 本發(fā)明動力電池與超級電容并聯(lián)，超級電容做為輔助電源，在電動汽車再生制動
時，可存儲回饋能量，在電動汽車起步、加速或上坡時，可向電動汽車驅動電機供電。 超級電容是一種介于電池和靜電電容器之間的儲能元件，具有比靜電電容器高得
多的能量密度和比電池高得多的功率密度，適合用作短時間功率輸出源，它具有諸如比功
率(單位質量或體積輸出的功率)高、比能量(單位質量或體積輸出的電量)大、一次儲能
多等優(yōu)點。超級電容內阻小，動力電池內阻大，放電時超級電容先快速放電，充電時超級電
容先快速充電。 超級電容在汽車啟動、加速或上坡時可快速提供大功率電流，即在瞬時功率需求 較大時，由超級電容提供尖峰功率；超級電容在汽車再生制動時快速存儲發(fā)電機產生的大 電流，即在制動回饋時吸收尖峰功率，有效減少電動汽車對動力電池大電流充電的限制。
因此，本發(fā)明能夠大幅提高電動汽車的一次續(xù)駛里程數，并能在汽車啟動、加速和 上坡時提高動力系統(tǒng)的放電效率，有效改善電動汽車的動力性能。另外，在電動車上使用超 級電容后，能夠平衡動力電池的充放電電流，使放電電流基本穩(wěn)定在電流平均值附近，放電 電流小且變化平緩，使動力電池的使用壽命有效延長，提高電動汽車的實用性。
同時，由于動力電池內阻大，超級電容內阻小，本發(fā)明通過電阻的內部協(xié)調，不需 要另加DC/DC轉換器，不需要對現(xiàn)有電動車控制系統(tǒng)進行大的改動，節(jié)約成本，實施方便。


附圖為本發(fā)明的原理框圖。
具體實施例方式
如圖所示，動力電池與超級電容并聯(lián)。超級電容為超級電容模組，多個單體超級電 容串聯(lián)構成一組超級電容組，多組前述的超級電容組并聯(lián)構成超級電容模組。根據驅動電 機的額定電壓確定每組超級電容組的單體超級電容個數，根據所需存儲的電量確定超級電 容組的組數。 由于動力電池內阻比較大，而超級電容內阻很小，因此在制動能量回收時，大電流 充電情況下，大部分電流優(yōu)先進入超級電容里儲存起來，只有少量的電流會進入動力電池 內。大電流放電時，超級電容先放出大部分電量，而動力電池只放出一小部分電量。因此， 通過電阻的內部協(xié)調，不需要另加DC/DC轉換器，只需將動力電池與超級電容并聯(lián)。
當電動汽車起步、加速或上坡時，超級電容向驅動電機提供足夠大的電流，瞬間可 達總電流需求的85 %以上，用以產生很大的驅動力矩，而動力電池僅僅提供少量的電流，這 個過程充分利用了超級電容瞬間提供大電流的能力，從而減少了動力電池的負擔，有效延 長了動力電池的使用壽命。由于超級電容的突發(fā)電流給出，使超級電容和動力電池將有電 壓的瞬間小幅度跌落。當汽車穩(wěn)速運行時，超級電容和動力電池的電流分配趨于平衡，由于 超級電容和動力電池的內阻不同，根據等電位原則，電壓相同時，兩者電流不同。
當電動汽車下坡、減速、剎車等處于再生制動時，驅動電機處于發(fā)電模式，驅動電 機對動力電池和超級電容進行充電。超級電容先接收大電流充電，驅動電機對動力電池和 超級電容停止充電時，超級電容可對動力電池進行二次充電，即使在汽車停止行駛的狀態(tài) 下，二次充電仍可持續(xù)。 和動力電池相比，超級電容具有充電時間短、功率密度高、使用壽命長、低溫特性 好及無環(huán)境污染等優(yōu)勢。在具有上述優(yōu)點的同時，超級電容器的比能量較小，僅為動力電池 的1/4-1/3。由此可以看出，超級電容與動力電池在很多特性上是互補的。動力電池所不具 備的高功率、大電流放電、循環(huán)次數、低溫特性等性能，在超級電容上得以集中體現(xiàn)，而超級 電容所欠缺的高能量密度和低價格，是動力電池所擁有的。二者并聯(lián)使用在電動汽車上，使 兩者綜合優(yōu)勢將得以很好的發(fā)揮。 另外，電動汽車的驅動電機應具有寬的調速范圍和高的轉速，足夠大的啟動扭矩，
效率高且有動態(tài)制動強和能量回饋的性能。永磁同步電機用作驅動電機具有這種特點且其
驅動控制系統(tǒng)比較簡單，因此，本實施例中，電動車驅動電機選取永磁同步電機。 本發(fā)明的另一較佳實施例，動力電池采用五塊12V 150Ah鉛酸蓄電池串聯(lián)構成
60V蓄電池組，前述的60V蓄電池組與60V超級電容模組并聯(lián)構成電動汽車的動力電源。
權利要求
一種電動汽車電源，具有動力電池，其特征在于動力電池與超級電容并聯(lián)。
2. 根據權利要求1所述的電動汽車電源，其特征在于超級電容可以為超級電容模組， 多個單體超級電容串聯(lián)構成一組超級電容組，多組前述的超級電容組并聯(lián)構成超級電容模 組。
3. —種權利要求1所述電動汽車電源的充放電方法，其特征在于當電動汽車起步、加 速或上坡時，由超級電容向驅動電機提供電流；當電動汽車的驅動電機處于發(fā)電模式時，驅 動電機對動力電池和超級電容進行充電。
4. 根據權利要求3所述電動汽車電源的充放電方法，其特征在于超級電容向驅動電 機提供的電流不足時，由動力電池向驅動電機提供電流。
5. 根據權利要求4所述電動汽車電源的充放電方法，其特征在于驅動電機對動力電 池和超級電容停止充電時，超級電容可對動力電池進行二次充電。
6. 根據權利要求5所述電動汽車電源的充放電方法，其特征在于超級電容可以為超 級電容模組，多個單體超級電容串聯(lián)構成一組超級電容組，多組前述的超級電容組并聯(lián)構 成超級電容模組。
7. 根據權利要求6所述電動汽車電源的充放電方法，其特征在于根據驅動電機的額 定電壓確定每組超級電容組的單體超級電容個數，根據所需存儲的電量確定超級電容組的 組數。
8. 根據權利要求7所述電動汽車電源的充放電方法，其特征在于電動汽車的驅動電 機選用永磁同步電機。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動汽車電源及其充放電方法，能夠有效提高動力系統(tǒng)的放電效率，延長動力電池的使用壽命。技術方案具有動力電池，其特征在于動力電池與超級電容并聯(lián)；當電動汽車起步、加速或上坡時，由超級電容向驅動電機提供電流；當電動汽車的驅動電機處于發(fā)電模式時，驅動電機對動力電池和超級電容進行充電。
文檔編號H02J7/34GK101771290SQ201010107599
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月29日 優(yōu)先權日2010年1月29日
發(fā)明者董長靜 申請人:奇瑞汽車股份有限公司