一種目字型電動汽車混合電源裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于能源動力技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種目字型電動汽車混合電源裝置，通過對動力需求的重新分配，優(yōu)化配置不同儲能裝置的工作狀態(tài)，使得每一種儲能裝置都可以盡可能工作在自己最為適合的工況，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換或能量輸出的效率、壽命、成本、可靠性等性能的優(yōu)化。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前，電動汽車的電池系統(tǒng)主要采用鋰電池，雖然鋰電池在適應(yīng)車輛行駛的動態(tài)動力需求的能力上，明顯優(yōu)于發(fā)動機，但是目前常用的整體電池組結(jié)構(gòu)還是存在不足，主要體現(xiàn)在電池組設(shè)計的成本，壽命、容量等參數(shù)的相互矛盾上，不管是混合動力汽車，還是純電動汽車，電池組需要承擔(dān)車輛動力需求的動態(tài)部分，為驅(qū)動電機直接提供能量的電池組經(jīng)常工作在大幅度的動態(tài)變換工況，現(xiàn)有的單一整體電池組設(shè)計結(jié)構(gòu)中電池必須滿足這種動態(tài)動力需求，對于鋰電池同樣存在一個最優(yōu)工況的問題。如果將電動汽車的鋰電池組也采用混合結(jié)構(gòu)，理論上可以在滿足動力需求、續(xù)駛里程的條件下，大幅度降低電池組成本，有效延長電池組壽命，但是實際統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，整體電池組的裝車實際使用壽命均明顯低于電芯的臺架試驗壽命，其中的可能主要原因是電池組在裝車環(huán)境下，其工作狀態(tài)的匹配不合理?；旌蟽δ艿慕Y(jié)構(gòu)前人已做過多種結(jié)構(gòu)方案，包括鋰電池+超級電容、鉛酸電池+超級電容、鋰電池+鉛酸電池，但基本是兩種儲能裝置直接并聯(lián)的方式，很難達到理想的效果，這是由于直接并聯(lián)由于兩者的電壓平臺始終保持一致，無法根本上實現(xiàn)兩者的工作狀態(tài)解耦，也就不能完全實現(xiàn)兩者工況的同時最優(yōu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，尋求設(shè)計提供一種目字型電動汽車混合電源裝置，該裝置通過兩組儲能裝置的合理切換實現(xiàn)儲能裝置電能輸出不中斷條件下的過充、過放和溫度保護等功能，通過對兩組儲能裝置進行隔離切換控制，能有效提高系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)的估算精度，并有效回收再利用再生制動能量。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所述目字型電動汽車混合電源裝置的主體結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動電機、電機控制器、第一儲能裝置、第二儲能裝置、第一電感、第二電感、第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)、發(fā)電裝置、電子控制單元、直流充放電接口、第一連接點、第二連接點、第三連接點、第四連接點、通訊總線和控制線;第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)依次串聯(lián)連接，第一開關(guān)和第二開關(guān)之間設(shè)有第一連接點，第二開關(guān)和第三開關(guān)之間設(shè)有第二連接點，第一開關(guān)與發(fā)電裝置的正極連接，第三開關(guān)與第二儲能裝置的負極連接;第一儲能裝置、第二儲能裝置和發(fā)電裝置依次串聯(lián)連接，第一儲能裝置的負極與第二儲能裝置的正極電連接，第一儲能裝置的正極與發(fā)電裝置的負極電連接，第一儲能裝置和第二儲能裝置之間設(shè)有第三連接點，第一儲能裝置和發(fā)電裝置之間設(shè)有第四連接點；第一電感的兩端分別與第一連接點和第四連接點連接;第二電感的兩端分別與第二連接點和第三連接點連接;第一儲能裝置的正極與電機控制器的直流輸入正極電連接，負極與電機控制器的直流輸入負極電連接；電機控制器的輸出端與驅(qū)動電機電連接;直流充放電接口的正極端子和負極端子分別連接第二儲能裝置的正極和負極；電子控制單元通過通訊總線分別與第一儲能裝置、第二儲能裝置、發(fā)電裝置和直流充放電接口連接進行狀態(tài)數(shù)據(jù)交換，并控制發(fā)電裝置輸出電流;電子控制單元通過控制線分別與第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)連接，控制第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0005]本發(fā)明所述第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)均為場效應(yīng)管、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)或其他類型固態(tài)開關(guān)器件;第一儲能裝置為直流功率型儲能裝置，包括動力鋰電池組或超級電容等，第二儲能裝置為直流儲能型電池組，包括儲能鋰電池組或鉛酸電池等儲能型電池，發(fā)電裝置為直流輸出的電能輸出裝置，包括內(nèi)燃發(fā)電機組或燃料電池。
[0006]本發(fā)明所述電子控制單元控制第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)工作在不同的導(dǎo)通與關(guān)斷狀態(tài)，實現(xiàn)第一儲能裝置、第二儲能裝置和發(fā)電裝置相互之間的電能轉(zhuǎn)移。
[0007]本發(fā)明對電動汽車混合電源進行控制的工作原理為:電子控制單元通過通訊總線實時讀取第一儲能裝置和第二儲能裝置的荷電(S0C)狀態(tài)，根據(jù)兩者的荷電狀態(tài)控制第一開關(guān)和第二開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷以及發(fā)電裝置的開啟與關(guān)閉，具體步驟為:
[0008](1)、電子控制單元通過直流充放電接口判斷整個裝置是否處于充電狀態(tài)，如果是充電狀態(tài)，進入充電循環(huán)(2)，如果不是充電狀態(tài)，進入放電循環(huán)(3);
[0009](2)充電循環(huán):
[0010]第一步，關(guān)閉發(fā)電裝置；
[0011 ] 第二步，判斷S0C32是否大于S0C32max，如果S0C32>S0C32max，電子控制單元輸出第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)的PWM控制信號，使得第二儲能裝置的電能轉(zhuǎn)移到第一儲能裝置；
[0012]第三步，判斷S0C31是否大于S0C31max，如果S0C31>S0C31max，電子控制單元輸出控制信號，全部關(guān)斷第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)，充電結(jié)束;如果S0C31〈S0C31max，返回第二步，依次循環(huán)；
[0013](3)放電循環(huán)，
[0014]第一步，判斷第二儲能裝置的荷電狀態(tài)，如果S0C32>S0C32max，關(guān)閉發(fā)電裝置;如果S0C32〈S0C32min，開啟發(fā)電裝置，電子控制單元輸出第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)的PWM控制信號，使得發(fā)電裝置的電能分別轉(zhuǎn)移到第一儲能裝置和第二儲能裝置；如果S0C32max>S0C32>S0C32min，保持發(fā)電裝置狀態(tài)不變;發(fā)電裝置開啟時分別對第一儲能裝置和第二儲能裝置充電，并且發(fā)電裝置的輸出電流大于等于電機控制器的平均輸出電流；
[0015]第二步，判斷第一儲能裝置的荷電狀態(tài)，如果S0C31>S0C31max，電子控制單元輸出第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)53的PWM控制信號，使第一儲能裝置的電能轉(zhuǎn)移到第二儲能裝置;如果S0C31〈S0C31min，電子控制單元輸出第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)的PWM控制信號，使第二儲能裝置的電能轉(zhuǎn)移到第一儲能裝置，并且轉(zhuǎn)移電流大于等于電機控制器的平均輸出電流;如果S0C3 lmax>S0C31>S0C3 lmin，則關(guān)閉第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān);其中S0C31為第一儲能裝置的S0C，S0C31min為第一儲能裝置的最小S0C，S0C31max為第一儲能裝置的最大S0C，S0C32為第二儲能裝置的S0C，S0C32min為第二儲能裝置的最小S0C，S0C32max為第二儲能裝置的最大S0C上限。
[0016]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:一是電動汽車混合電源裝置通過兩組儲能裝置的合理切換，實現(xiàn)儲能裝置中電池組電能輸出不中斷條件下的過充保護、過放保護和溫度保護等功能，有效解決了單一儲能裝置由于過充、過放、溫度等保護功能而必須切斷電能輸出，嚴重影響行車安全的問題;二是該裝置由動力輸出模塊匹配適應(yīng)負載動力需求，并有效回收再生制動能量，可大幅度減小匹配的儲能裝置的容量需求;三是其儲能裝置可以實現(xiàn)淺充淺放，大幅度提高電池壽命;四是兩組儲能裝置在不影響動力輸出的條件下，可以通過單獨或同時隔離電能的輸入、輸出，減少或消除外部因素對電池的影響，提高相關(guān)變量的測量精度，從而明顯提高儲能裝置狀態(tài)參數(shù)的估算精度，使得儲能裝置系統(tǒng)的管理和控制過程更為合理、高效;其結(jié)構(gòu)簡單，原理可靠，操作方便，使用壽命長，電源控制合理高效，能耗少，環(huán)境友好。
【附圖說明】
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[0017]圖1為本發(fā)明所述目字型電動汽車混合電源裝置的主體結(jié)構(gòu)電路原理示意圖。【具體實施方式】:
[0018]下面通過實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0019]實施例:
[0020]本實施例所述目字型電動汽車混合電源裝置的主體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括驅(qū)動電機1、電機控制器2、第一儲能裝置31、第二儲能裝置32、第一電感3、第二電感4、第一開關(guān)51、第二開關(guān)52、第三開關(guān)53、發(fā)電裝置6、電子控制單元7、直流充放電接口 8、第一連接點91、第二連接點92、第三連接點93、第四連接點94、通訊總線10和控制線11;第一開關(guān)51、第二開關(guān)52和第三開關(guān)53依次串聯(lián)連接，第一開關(guān)51和第二開關(guān)52之間設(shè)有第一連接點91，第二開關(guān)52和第三開關(guān)53之間設(shè)有第二連接點92，第一開關(guān)51與發(fā)電裝置6的正極連接，第三開關(guān)53與第二儲能裝置32的負極連接;第一儲能裝置31、第二儲能裝置32和發(fā)電裝置6依次串聯(lián)連接，第一儲能裝置31的負極與第二儲能裝置32的正極電連接，第一儲能裝置31的正極與發(fā)電裝置6的負極電連接，第一儲能裝置31和第二儲能裝置32之間設(shè)有第三連接點93，同時連接電感4的另一端，第一儲能裝置31和發(fā)電裝置6之間設(shè)有第四連接點94;第一電感3的兩端分別與第一連接點91和第四連接點94連接;第二電感的兩端分別與第二連接點92和第三連接點93連接;第一儲能裝置31的正極與電機控制器2的直流輸入正極電連接，負極與電機控制器2的直流輸入負極電連接;電機控制器2的輸出端與驅(qū)動電機1電連接;直流充放電接口8的正極端子和負極端子分別連接第二儲能裝置32的正極和負極;電子控制單元7通過通訊總線10分別與第一儲能裝置31、第二儲能裝置32