專利名稱：包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種包含超級(jí)電容器的供電系統(tǒng)，尤其是涉及一種包括超級(jí)電容 器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，超級(jí)電容器的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。這種超級(jí)電容器不同于常 規(guī)電容器其具有一般為3 10Wh/kg高能量密度，高高循環(huán)性能以及高機(jī)械強(qiáng)度。特別 是，在電動(dòng)汽車領(lǐng)域，使用超級(jí)電容器已經(jīng)成為一種常規(guī)選擇，這種超級(jí)電容器主要用于電 動(dòng)汽車的短期能量存儲(chǔ)器，而長(zhǎng)期能量存儲(chǔ)器還是由蓄電池實(shí)現(xiàn)的。與諸如鉛酸蓄電池之類的電化學(xué)能量存儲(chǔ)器相比，超級(jí)電容器的缺點(diǎn)在于能量含 量相對(duì)較低，而這在很大程度決定了超級(jí)電容器的輸出電壓。在待機(jī)模式下工作時(shí)，還會(huì)發(fā) 生自放電。換言之，在使用超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，超級(jí)電容器通過(guò)負(fù)載或 者通過(guò)超級(jí)電容器的補(bǔ)償電路緩慢放電。當(dāng)輸出電壓下降至特定限度以下，這將對(duì)超級(jí)電 容器的工作性能，特別是對(duì)超級(jí)電容器在待機(jī)模式下的性能產(chǎn)生相當(dāng)明顯不利的影響，更 有甚者可能會(huì)導(dǎo)致電容器完全失效。本實(shí)用新型中電動(dòng)汽車待機(jī)是指電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)停 止轉(zhuǎn)動(dòng)，然而系統(tǒng)的電路并未完全斷開的情況。針對(duì)這種情況，本實(shí)用新型的目的是對(duì)具有超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車的供電系統(tǒng)的 電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體而言，是確保在電動(dòng)汽車處于待機(jī)狀態(tài)時(shí)，超級(jí)電容器的電壓不至于降 得過(guò)低。這種電壓調(diào)節(jié)能夠確保超級(jí)電容器延長(zhǎng)壽命并且在待機(jī)模式時(shí)穩(wěn)定地工作。
發(fā)明內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系 統(tǒng)。在本實(shí)用新型的方法中，額外設(shè)置了一個(gè)專門用于在汽車待機(jī)狀態(tài)下，保持超級(jí)電容器 電壓的鋰充電電池。由于鋰充電電池具有安全快速充電，允許溫度范圍寬，放電電流小、無(wú) 記憶效應(yīng)、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，因此發(fā)明人認(rèn)為選用鋰充電電池最為恰當(dāng)。本實(shí)用新型中的 鋰充電電池也包括鋰離子充電電池。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)技術(shù)方案，提供了一種包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系 統(tǒng)，其中，所述供電系統(tǒng)包括超級(jí)電容器，其在所述供電系統(tǒng)中的實(shí)際工作電壓小于其額定工作電壓，且用于 向具有高動(dòng)態(tài)載荷量的負(fù)載供電；鋰充電電池，其與所述超級(jí)電容器相連，用于向所述超級(jí)電容器充電；蓄電池，其用于向具有高靜態(tài)載荷量的負(fù)載供電；充電單元，其與所述超級(jí)電容器、所述鋰 充電電池和所述蓄電池相連，用于通過(guò)外 部電源向所述超級(jí)電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池供電；監(jiān)控單元，其對(duì)所述超級(jí)電容器進(jìn)行監(jiān)控；微處理器，其用于對(duì)所述供電系統(tǒng)中的組件進(jìn)行控制。[0013]進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述蓄電池為 鎳氫電池活串聯(lián)起來(lái)的多個(gè)子鎳氫電池組。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述充電單元 內(nèi)設(shè)有交流變直流的整流器。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述供電系統(tǒng) 還包括指令發(fā)生器，其與所述微處理器聯(lián)通，用于向所述微處理器發(fā)出一指令信號(hào)，要求 所述微處理器控制所述鋰充電電池向所述超級(jí)電容器充電。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述指令信號(hào) 是響應(yīng)遙控車輛開門信號(hào)而發(fā)生的。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述鋰充電電 池所存儲(chǔ)的電量為所述蓄電池所存儲(chǔ)的電量的1/6 1/5。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述超級(jí)電容 器為串聯(lián)起來(lái)的多個(gè)子超級(jí)電容器組。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述蓄電池的 電壓介于330v 360v之間。本實(shí)用新型提供的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)在電動(dòng)汽車待機(jī)的狀態(tài) 下，利用鋰充電電池單獨(dú)為超級(jí)電容器充電，確保了電壓的穩(wěn)定，并且避免了過(guò)電流的出 現(xiàn)，從而有效保護(hù)系統(tǒng)電路內(nèi)的元器件。

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)實(shí)施方式的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1和圖2所示，它們示出了包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)。供電系統(tǒng) 的電能由外部電源通過(guò)充電單元向電動(dòng)機(jī)提供。電動(dòng)機(jī)可能是交流電動(dòng)機(jī)，這樣電動(dòng)機(jī)提 供的是交流電，在這種情況下，交流電需要通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電(如圖2所示)。同時(shí)， 充電單元還能夠向超級(jí)電容器供電、向鋰充電電池供電，向蓄電池供電，以及最終向各種負(fù) 載供電。連接至超級(jí)電容器的負(fù)載優(yōu)選地具有高動(dòng)態(tài)負(fù)荷量，也就是峰值功率與平均功率 的比值高。例如，可以是起動(dòng)電機(jī)、電力輔助轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電力制動(dòng)或電力輔助渦輪增壓器等 等。相反，蓄電池優(yōu)選地向具有低動(dòng)態(tài)負(fù)荷量的負(fù)載供電，也就是向具有高靜態(tài)負(fù)荷量的負(fù) 載供電。同時(shí)，由于超級(jí)電容器的瞬時(shí)功率可以達(dá)到比較大的值，因此超級(jí)電容器的負(fù)載通 常也是高能耗部件。負(fù)載與超級(jí)電容器以及與蓄電池的這種配置有利于蓄電池的預(yù)期壽命。這是因?yàn)?大多數(shù)電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的有限壽命由能量產(chǎn)生總量決定，而最大能量產(chǎn)生總量很大程度上取決于充電電流的振幅。因此最小化蓄電池的負(fù)載峰值、放電電流以及能量產(chǎn)生總量是有 利的，可以降低系統(tǒng)的成本并最大化設(shè)備的壽命。這些有益效果是通過(guò)使蓄電池長(zhǎng)時(shí)間用 于具有低能耗的負(fù)荷而實(shí)現(xiàn)的。相反，超級(jí)電容器的壽命很長(zhǎng)，循環(huán)性好并且由低成本材料制造而成本低廉。為 此，超級(jí)電容器的每單位能量的價(jià)格非常低廉，從而它有利于用在高能耗的負(fù)載上。然而，本實(shí)用新型不僅對(duì)供電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，而且本實(shí)用新型設(shè)立了微 處理器和監(jiān)控單元以對(duì)電動(dòng)汽車的待機(jī)模式進(jìn)行了優(yōu)化。在待機(jī)模式下，必須確保當(dāng)機(jī)動(dòng) 車輛再次起動(dòng)時(shí)，有足夠的電能對(duì)隨后開始運(yùn)行的負(fù)載是有效的。而這正是通過(guò)本實(shí)用新 型所述的方法實(shí)現(xiàn)的。具體而言，圖1根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供 電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1示出了一種包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，其中，所述供電系統(tǒng)包括超級(jí)電容器，其在所述供電系統(tǒng)中的實(shí)際工作電壓小于其額定工作電壓，且用于 向具有高動(dòng)態(tài)載荷量的負(fù)載供電。也就是說(shuō)，在這里最好選擇一個(gè)額定電壓略有余量的超 級(jí)電容器。鋰充電電池，其與所述超級(jí)電容器相連，用于向所述超級(jí)電容器充電；蓄電池，其用于向具有高靜態(tài)載荷量的負(fù)載供電。鋰充電電池事先已經(jīng)在蓄電池 充電的時(shí)候，由充電單元充滿了，而在待機(jī)模式中的作用是向超級(jí)電容器供電。充電單元，其與所述超級(jí)電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池相連，用于通過(guò)外 部電源向所述超級(jí)電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池供電。監(jiān)控單元，其對(duì)所述超級(jí)電容器進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行監(jiān)控，是為了了解超 級(jí)電容器的實(shí)時(shí)電壓，從而獲知是否需要啟動(dòng)鋰充電電池對(duì)超級(jí)電容器充電。微處理器，其用于對(duì)所述供電系統(tǒng)中的組件進(jìn)行控制。具體而言，微處理器是整個(gè) 供電系統(tǒng)的心臟，它可以根據(jù)監(jiān)測(cè)單元的監(jiān)測(cè)結(jié)果控制供電系統(tǒng)中各部件的斷開與閉合等 連接關(guān)系，以及各部件的操作狀態(tài)。例如，當(dāng)監(jiān)控單元監(jiān)控到所述超級(jí)電容器的電壓低于預(yù) 定的值時(shí)，則通知微處理器，微處理器啟動(dòng)鋰充電電池將超級(jí)電容器充電至額定工作電壓。 換言之，鋰充電電池將超級(jí)電容器的電壓保持在電壓預(yù)定值和額定工作電壓之間。本實(shí)用新型的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述蓄電池為鎳氫電池串 聯(lián)起來(lái)的多個(gè)子鎳氫電池組。鎳氫電池具有環(huán)境污染很低的特點(diǎn)，是最具有環(huán)保效果的電 池，與鋰電池進(jìn)行比較它具有比較高的記憶效應(yīng)和自我放電反應(yīng)很高的特性。鎳氫電池同 時(shí)也比堿性電池釋放出更加強(qiáng)烈的輸出電流更加適合用于高耗電產(chǎn)品，因此鎳氫電池作為 混合動(dòng)力汽車中的蓄電池。本實(shí)用新型的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述充電單元內(nèi)設(shè)有交流 變直流的整流器。本實(shí)用新型的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述供電系統(tǒng)還包括指 令發(fā)生器，其與所述微處理器聯(lián)通，用于向所述微處理器發(fā)出一指令信號(hào)，要求所述微處理 器控制所述鋰充電電池向所述超級(jí)電容器充電。而在日常使用中，最為常見(jiàn)的指令信號(hào)就 是響應(yīng)遙控車輛開門信號(hào)而發(fā)生的?；蛘呤窃谑褂谜叽蜷_車門的時(shí)候發(fā)生的。本實(shí)用新型的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述鋰充電電池所存儲(chǔ)的電量為所述蓄電池所存儲(chǔ)的電量的1/6 1/5。所述蓄電電池的主要作用是供電動(dòng)汽車行駛，而鋰充電電池的主要作用是補(bǔ)充電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中超級(jí)電容器的能量，因此在能量 的數(shù)量上會(huì)與蓄電池存在較大差別。 本實(shí)用新型的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述超級(jí)電容器為串聯(lián)起 來(lái)的多個(gè)子超級(jí)電容器組。本實(shí)用新型的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)中，所述蓄電池的電壓介于 330v 360v之間。盡管本實(shí)用新型的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說(shuō)明書和實(shí)施方式中 所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本實(shí)用新型的領(lǐng)域，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人員而言， 可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實(shí) 用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。
權(quán)利要求一種包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述供電系統(tǒng)包括超級(jí)電容器，其在所述供電系統(tǒng)中的實(shí)際工作電壓小于其額定工作電壓，且用于向具有高動(dòng)態(tài)載荷量的負(fù)載供電；鋰充電電池，其與所述超級(jí)電容器相連，用于向所述超級(jí)電容器充電；蓄電池，其用于向具有高靜態(tài)載荷量的負(fù)載供電；充電單元，其與所述超級(jí)電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池相連，用于通過(guò)外部電源向所述超級(jí)電容器、所述鋰充電電池和所述蓄電池供電；監(jiān)控單元，其對(duì)所述超級(jí)電容器進(jìn)行監(jiān)控；微處理器，其用于對(duì)所述供電系統(tǒng)中的組件進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電 池為鎳氫電池串聯(lián)起來(lái)的多個(gè)子鎳氫電池組。
3.如權(quán)利要求1所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述充電 單元內(nèi)設(shè)有交流變直流的整流器。
4.如權(quán)利要求1所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述供電 系統(tǒng)還包括指令發(fā)生器，其與所述微處理器聯(lián)通，用于向所述微處理器發(fā)出一指令信號(hào)，要求所述 微處理器控制所述鋰充電電池向所述超級(jí)電容器充電。
5.如權(quán)利要求4所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述指令 信號(hào)是響應(yīng)遙控車輛開門信號(hào)而發(fā)生的。
6.如權(quán)利要求1所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述鋰充 電電池所存儲(chǔ)的電量為所述蓄電池所存儲(chǔ)的電量的1/6 1/5。
7.如權(quán)利要求1所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述超級(jí) 電容器為串聯(lián)起來(lái)的多個(gè)子超級(jí)電容器組。
8.如權(quán)利要求1所述的包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，其特征在于，所述蓄電 池的電壓介于330v 360v之間。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種包括超級(jí)電容器的電動(dòng)汽車供電系統(tǒng)，包括超級(jí)電容器，其在供電系統(tǒng)中的實(shí)際工作電壓小于其額定工作電壓，且用于向具有高動(dòng)態(tài)載荷量的負(fù)載供電；鋰充電電池，其與超級(jí)電容器相連，用于向超級(jí)電容器充電；蓄電池，其用于向具有高靜態(tài)載荷量的負(fù)載供電；充電單元，其與超級(jí)電容器、鋰充電電池和蓄電池相連，用于通過(guò)外部電源向超級(jí)電容器、鋰充電電池和蓄電池供電；監(jiān)控單元，其對(duì)超級(jí)電容器進(jìn)行監(jiān)控；微處理器，其用于對(duì)供電系統(tǒng)中的組件進(jìn)行控制。本實(shí)用新型的供電系統(tǒng)能夠在電動(dòng)汽車處于待機(jī)模式時(shí)，保持超級(jí)電容器的電壓，提高啟動(dòng)效率。
文檔編號(hào)H02J15/00GK201594767SQ200920261658
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者余祥懿, 楊國(guó)慶, 閻貴東 申請(qǐng)人:深圳市今朝時(shí)代新能源技術(shù)有限公司