[发明专利]一种并联式能量供应系统及车辆

说明书

技术领域

本发明涉及一种能量供应系统及车辆，具体地，涉及一种特别适合应用于电动车辆的能量供应系统。

背景技术

电动汽车中最常见的复合电源是将超级电容器与蓄电池结合构成复合电源系统，可以提高电源系统的短时高功率输出能力，同时也具备持久的动力性能。通过超级电容器与电池的组合，充分发挥了超级电容器的高功率密度和电池的高能量密度的优势，满足混合动力汽车在爬坡加速、启动过程中提供强劲的动力。目前，受限于蓄电池的开发技术，还没有能够应用于电动汽车的集高能量和高输出功率的蓄电池，普遍的做法是使用的超级电容与蓄电池的复合电源，为了配合车辆的需求，提供短时大功率输出，超级电容要求提供短时大电流输出。但是目前超级电容和蓄电池的配置方式非常单一，二者之间通过DC-DC转换器进行能量输出和交换，进而输出到负载电动机端。无论是以何种方式进行电源的匹配，目前的主要目标都是结合蓄电池和超级电容的优势，在驱动车辆行驶方面得到性能优异的能量供应源，但是能源的多样化利用却并未被涉及。传统车辆一般对低压电气系统配备有专门的24V低压蓄电池，供应车辆空调、转向等设备。但是对于混合动力汽车和电动汽车，当已经配有蓄电池时，再配备蓄电池会增加车辆成本，对车内空间和电气设计也会造成限制。如果能够利用蓄电池，发挥蓄电池多种用途，在驱动车辆的间隙或同时给车内空调等设备供电，将节省车辆成本，使车辆内部设计更灵活。

此外，在需要满足低压大电流输出的场合，大容量的超级电容器意味着需要匹配大功率DC-DC转换器，大功率双向DC-DC变换器在电动汽车、储能系统、电能质量调节、可再生能源发电以及超导储能系统等领域具有广阔的应用前景。在追求大功率的同时，也在不断想办法缩小设备的体积，以换取更优质的性能。如能同时满足设计要求，又能降低部件成本，降低系统风险，将能够极大地推动行业的发展。

发明内容

为了解决现有混合动力车辆和电动车辆中蓄电电源用途单一、DC/DC转换器体积过大、成本过高、能量转化效率低、潜在故障危险大等问题，本发明提供了一种能量供应系统，针对混合动力车辆和电动车辆中电能供应提出灵活的解决方案。一方面，本发明能量供应系统将高密度能源拆分成较小能量组，能够降低能源系统故障时的危害程度，同时，通过使用多个DC-DC转换器，将DC-DC转换器的工作电压降低，提高DC-DC转换器工作频率，进而提高DC-DC转换器工作效率，保障负载安全稳定运行，另一方面，通过隔离型DC-DC转换器的应用，使蓄电池与超级电容选择性隔离，拓宽蓄电池的应用范围，提高供能系统的利用率。具体方案如下：

一种并联式能量供应系统，具备多个串联的一级直流储能器和多个并联的二级直流储能器，所述多个一级直流储能器与相同数量的隔离式DC-DC转换器一对一地连接后，与所述其中一个二级直流储能器连接；所述串联的一级直流储能器回路连接第一负载，所述并联的二级直流储能器回路连接第二负载。

作为一种实施方式，所述DC-DC转换器包含至少1个开关器件以及至少1个线圈装置。

所述DC-DC转换器其中一部分为升压型转换器，其余部分为降压型转换器。或者，所述的DC-DC转换器中部分或全部是升降压型转换器。

作为另一种方式，所述一级直流储能器为能量型储能器，所述二级直流储能器为功率型储能器。

基于以上任意一点，所述一级直流储能器是蓄电池，所述二级直流储能器是超级电容。

另外，提供一种车辆，包括电动机及电动空调，用于驱动所述车辆；还包括具备多个串联的蓄电池和多个并联的超级电容器，所述蓄电池通过相同数量的隔离式DC-DC转换器与所述并联的超级电容器连接，所述串联的蓄电池回路连接所述电动空调，所述并联的超级电容器回路连接所述电动机。

根据上述的车辆，所述蓄电池设置有可充电接口，用于连接外部电网。进一步地，所述可充电接口通过三相整流模块连接至所述蓄电池。

上述车辆还可能包括整车控制器与能源管理器，以及设置于蓄电池和超级电容的监测装置，所述能源管理器与所述DC-DC转换器连接，所述监测装置与所述整车控制器通信，所述整车控制器与所述能源管理器通信。

本发明应用于电动或混合动力车辆具有以下有益效果：

1. 拓展了蓄电池的应用范围，通过本发明结构蓄电池不仅可以进行车辆驱动，还可以在闲置期间用于给车辆其它附件供电，如电动空调、散热风扇、各种低压电气设备等；