[发明专利]一种使用复合电源动力系统的混合动力汽车

说明书

技术领域

本发明属于混合动力汽车技术领域，具体涉及一种使用动力电池-超级电容模组复合电源动力系统的混合动力汽车。

背景技术

当今世界能源问题日益凸显，人们都在寻找各种解决方法，开发新能源、提高能源利用率。混合动力汽车行业方兴未艾，其具有节能、环保和高效等特点，受到广泛的关注和高度重视。其中的动力系统是混合动力汽车的核心，提高动力系统的能量利用率、延长其使用寿命、节能环保，正是我们关注的核心焦点。

我国现有的混合动力汽车以及相应方案一般采取了纯电池或者纯电容存储电能的方法。车辆在城市内行驶时，会频繁地启动、加速和制动，启动和加速时发动机会瞬间要求很多的能量，电池此时需要提供大电流，这样会造成电池的损伤，缩短其使用寿命。在发动机制动时，传统电池不能有效回收能量，大量的制动能量是通过刹车片摩擦，产生热量而流失。

超级电容本身虽然可以瞬间接收和释放大电流，但是由于其较低的能量密度，不能够满足大容量电能存储。

也有人提出同时使用超级电容和动力电池的储能方式：短途使用超级电容，长途使用动力电池。这种方法同样有较大的缺点，电能仍然无法充分利用，动力电池在长途的使用中也会在刹车启动时产生损坏。

另外目前通常都使用DC/DC能量转换模块，但这种大功率模块价格非常昂贵，且控制系统精度要求很高，容易造成系统故障。

在现有理论和技术方面，申请号为201210160441.9的发明专利“汽车怠速起停系统及复合电源”给出了一种怠速起停-复合电源系统，该系统在汽车运行和制动时，通过电机发电、超级电容回收电能的方式将电能进行回收。此方案有效的将车辆运行过程中多余的能量回收，起到节能减排的效果。但是其方案在汽车停止时用动力电池对超级电容充电，容易导致动力电池的过度放电，减短动力电池的使用寿命，而且在汽车遇到爬坡下坡路段时的能量输出与输入并未考虑，没有全面的考虑车辆的能量利用与回收情况。

申请号为200810057390.0的发明专利“一种电动汽车用的动力电池-超级电容混合动力系统”给出了一种具有动力电池-超级电容混合动力系统，该系统采用动力电池串联升压DC/DC变换器后与超级电容并联为电机提供动力，同时增加了双向DC/DC变换器与24V动力电池，这种方法能够吸收一定的制动回馈能量，但是并没有对超级电容组的电量进行具体说明，不能保证车辆在各种路况下能否从超级电容中获取足够能量，以及没有提出超级电容中电量过多的释放电能方案。

发明内容

本发明的目的是提出一种应用由超级电容模组和动力电池组成复合电源动力系统的混合动力汽车，具有节能、环保、耐用等优点。

本发明的混合动力汽车动力系统的由复合电源系统、电机和发动机组成，所述的复合电源系统由超级电容模组、动力电池、功率转换器以及电源控制系统组成。功率转换器使用直流-直流转换原理，连接超级电容模组和动力电池，实现超级电容模组和动力电池间能量的转移；复合电源系统通过DC/AC模块与电机相接，DC/AC模块将复合电源系统产生的直流电转换为可使电机工作的交流电，此时电机处于电动模式，或者将电机产生的交流电转换为直流电，为超级电容模组或动力电池充电，此时电机处于发电模式。

超级电容模组是由100～200个超级电容单体串联组成。超级电容使用物理方法存储电能，存储次数多，寿命长，在零下40摄氏度时也具有优秀的物理特性，可以在寒冷天气下工作。所述的发动机可以是汽油内燃机，也可以是柴油机等多种不同的发动机。所述的电机可以是开关磁阻电机，也可以是永磁同步电机。

电源控制系统的拓扑结构如附图6，通过CAN总线传输信号，使用传感器采集汽车当前的各种状态量，并将采集值发送到控制单元进行处理，控制单元根据不同的采集值及整车需求，判断超级电容和动力电池的电量信息，通过继电器发送指令，为车辆提供混合动力解决方案。

本发明提出一种新的方案，使用超级电容作为脉冲电流存储工具，使用动力电池长时间存储电能。有效利用城市中车辆频繁制动和怠速损耗的能量，以及上坡和下坡时的势能变化，降低了车辆的油耗，节能环保。

本发明采用的技术方案是：混合动力汽车的电机通过传动轴和离合器、变速箱相连，与发动机同轴驱动车轮的主减速器，一起驱动车辆行驶。