CN104065153A - 一种双电源耦合装置及其混合动力电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双电源耦合装置，包括蓄电池、状态控制设备、充电控制设备、超级电容和用电设备，其中，所述状态控制设备，用于控制混合动力电动汽车处于静止、驱动、制动或充电状态；所述充电控制设备，用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态时，控制所述超级电容给所述蓄电池充电；用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态时，控制所述超级电容和所述蓄电池给所述用电设备供电。本发明还提供一种混合动力电动汽车，包括双电源耦合装置。本发明与现有的DC/DC转换器相比较，所能实现的有益效果为体积缩小、结构简单、效率提升以及成本降低，且对于混合动力电动汽车的特殊用途，其效率也非常高。

Description

一种双电源耦合装置及其混合动力电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种双电源耦合装置及其混合动力电动汽车。

背景技术

电动汽车包括纯电动汽车和混合动力电动汽车，两者均需要高性能电池，即要求电池功率性强，储能率高。但是，实际上电池的功率性和储能率是一组矛盾的两面，功率性强，就要牺牲储能能力；而储能能力的提高，也以牺牲功率性为代价。同时，由于电池是电化学变化，其功率性和效率特性均不如超级电容，而超级电容的储能率也远远不如电化学反应的电池。将电池与超级电容有机地组合在一起，尤其是运用在混合动力电动汽车上，即可很好地获得超级电容的功率特性，又可以很好获得电池的储能特性。

但是，由于储能的蓄电地的电压外特性与超级电容的电压外特性相对比，电池电压外特性具有不可比拟的刚性。如果直接将电池组与超级电容组并联应用，超级电容根本发挥不了功率特性，电池倍率充放电保护也无法得以实现。现有技术中通常采用的是在两个蓄能电源之间增加一个DC/DC转换器(双向直流转换器)，这类大功率的DC/DC转换器，不仅体积大，结构复杂，效率低，同时因元器件使用多，成本昂贵。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双电源耦合装置，旨在解决采用DC/DC转换器对蓄电池和超级电容之间进行电压转换时所带来的体积庞大、结构复杂、效率低下以及成本昂贵的问题。

为实现上述目的，本发明提供的双电源耦合装置，包括蓄电池、状态控制设备、充电控制设备、超级电容和用电设备，其中，所述状态控制设备，与所述蓄电池的正极相连，用于控制混合动力电动汽车处于静止、驱动、制动或充电状态；所述充电控制设备，与所述状态控制模块、超级电容的正极和用电设备相连，用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态时，控制所述超级电容给所述蓄电池充电；用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态时，控制所述超级电容或/和所述蓄电池给所述用电设备供电；用于检测到混合动力电动汽车处于驱动制动状态时，控制所述用电设备将反馈制动能量存入所述超级电容或所述蓄电池；以及用于检测到混合动力电动汽车处于充电状态时，控制所述用电设备给所述蓄电池补电。

优选地，所述充电控制设备包括电阻、第一开关管、第二开关管和控制回路，所述电阻一端与所述状态控制设备和所述第二开关管的集电极相连，另一端与第一开关管的集电极相连，第二开关管的基极与所述控制回路相连，第二开关管的发射极与所述第一开关管的发射极、所述控制回路以及所述超级电容的正极相连，用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态且当所述蓄电池的端电压与所述超级电容的端电压之间的差值大于设定的阈值电压时，所述控制回路控制第一开关管导通，所述蓄电池第一次给所述超级电容充电；以及检测到混合动力电动汽车处于静止状态且所述蓄电池的端电压与所述超级电容的端电压之间的差值小于或等于设定的阈值电压时，控制回路控制第二开关管导通；所述蓄电池第二次给所述超级电容充电。

优选地，所述充电控制设备用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态且超级电容的端电压大于或等于设定的下限电压时，所述控制回路控制第一开关管和第二开关管截止，控制所述超级电容给所述用电设备供电；还用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态且超级电容的端电压小于设定的下限电压时，所述控制回路控制第一开关管导通，所述蓄电池给所述用电设备供电；以及当所述蓄电池的端电压与所述超级电容的端电压之间的差值小于设定的阈值电压时，所述控制回路控制第二开关管导通，所述蓄电池给所述超级电容充电，直至所述超级电容的端电压与所述蓄电池的端电压相闯。

优选地，所述充电控制设备还用于检测到混合动力电动汽车处于制动状态且超级电容的端电压小于或等于设定的上限电压时，所述控制回路控制第一开关管和第二开关管截止，所述用电设备将反馈制动能量均存入所述超级电容；当所述超级电容的端电压大于设定的上限电压时，所述控制回路控制第一开关管导通，所述用电设备将反馈制动能量存入所述蓄电池。

优选地，所述充电控制设备，还用于检测到混合动力电动汽车处于充电状态，即所述用电设备为发电机或充电器时，所述用电设备给所述蓄电池补电。

优选地，所述第一开关管和第二开关管为IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管)。

优选地，所述状态控制设备包括接触器或断路器。

优选地，所述蓄电池的数量为两个以上，各蓄电池之间采用串联连接。

优选地，所述超级电容数量为两个以上，各超级电容之间采用串联连接。

本发明进一步提供一种混合动力电动汽车，包括双电源耦合装置。

本发明提供的双电源耦合装置，包括蓄电池、状态控制设备、充电控制设备、超级电容和用电设备，其中，所述状态控制设备，与所述蓄电池的正极相连，用于控制混合动力电动汽车处于静止、驱动、制动或充电状态；所述充电控制设备，与所述状态控制模块、超级电容的正极和用电设备相连，用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态时，控制所述超级电容给所述蓄电池充电；用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态时，控制所述超级电容和所述蓄电池给所述用电设备供电；用于检测到混合动力电动汽车处于驱动制动状态时，控制所述用电设备将反馈制动能量存入所述超级电容或所述蓄电池；以及用于检测到混合动力电动汽车处于充电状态时，控制所述用电设备给所述蓄电池补电。本发明与与现有的DC/DC转换器相比较，所能实现的有益效果为体积缩小、结构简单、效率提升以及成本降低，且对于混合动力电动汽车的特殊用途，其效率也非常高。

附图说明

图1为本发明双电源耦合装置一实施例的结构框图；

图2为本发明双电源耦合装置一实施例的电路图；

图3为图2中等效电路图；

图4为本发明双电源耦合装置检测到混合动力电动汽车处于静止状态且当蓄电池的端电压与超级电容的端电压之间的差值大于设定的阈值电压时的电压特性曲线图；

图5为本发明混合动力电动汽车处于静止状态且当蓄电池的端电压与超级电容的端电压之间的差值小于或等于设定的阈值电压时的电流特性曲线图；

图6为本发明混合动力电动汽车处于静止状态且当蓄电池的端电压与超级电容的端电压之间的差值大于设定的阈值电压时的充电效率图；

图7为本发明混合动力电动汽车处于静止状态时整个电压特性曲线图；

图8为本发明混合动力电动汽车处于静止状态时整个电流特性曲线图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种双电源耦合装置，参照图1，在一实施例中，该本发明提供的双电源耦合装置，包括蓄电池10、状态控制设备30、充电控制设备50、超级电容20和用电设备40，其中，

所述状态控制设备30，与所述蓄电池10的正极相连，用于控制混合动力电动汽车处于静止、驱动、制动或充电状态。

混合动力电动汽车的运动状态包括静止、运行和充电状态，其中，运行状态又包括驱动和制动状态，其中驱动为混合动力电动汽车正常运行的状态，混合动力电动汽车的制动状态是指抬起油门踏板，但不踏下离合器，利用发动机的压缩行程产生的压缩阻力，内摩擦力和进排气阻力对驱动轮形成制动作用，比如说在下陡坡或连续下坡时将车辆换入一个较低的档位，以此来控制车速的驾驶方式。因为下坡时长时间的使用刹车，会使刹车片、刹车盘的温度急剧升高，温度越高制动效果越差，甚至会有刹车失灵的危险。运用制动状态可较好的控制车速，减少刹车片的刹车时间，延长制动系统的使用寿命，当然，最主要的还是可以提高驾驶安全性，避免安全事故的发生。

所述充电控制设备50，与所述状态控制模块30、超级电容20的正极和用电设备40相连，用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态时，控制所述超级电容20给所述蓄电池10充电。

本实施例所述充电控制设备50，用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态且当所述蓄电池10的端电压与所述超级电容20的端电压之间的差值大于设定的阈值电压ΔV时，控制所述蓄电池10第一次给所述超级电容20充电；以及检测到混合动力电动汽车处于静止状态且所述蓄电池10的端电压与所述超级电容20的端电压之间的差值小于或等于设定的阈值电压ΔV时，控制所述蓄电池10第二次给所述超级电容20充电。

所述充电控制设备50用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态时，控制所述超级电容20或/和所述蓄电池10给所述用电设备40供电。

本实施例所述充电控制设备50用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态且超级电容20的端电压大于或等于设定的下限电压时，控制所述超级电容20给所述用电设备40供电；还用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态且超级电容20的端电压小于设定的下限电压时，控制所述蓄电池10给所述用电设备供电；以及当所述蓄电池10的端电压与所述超级电容20的端电压之间的差值小于设定的阈值电压时，控制所述蓄电池10给所述超级电容20充电，直至所述超级电容20的端电压与所述蓄电池10的端电压相闯。

所述充电控制设备50用于检测到混合动力电动汽车处于驱动制动状态时，控制所述用电设备40将反馈制动能量存入所述超级电容20或所述蓄电池10。

本实施例所述充电控制设备50还用于检测到混合动力电动汽车处于制动状态且超级电容20的端电压小于或等于设定的上限电压时，控制所述用电设备将反馈制动能量均存入所述超级电容20；当所述超级电容20的端电压大于设定的上限电压时，控制所述用电设备40将反馈制动能量存入所述蓄电池10。

以及所述充电控制设备50用于检测到混合动力电动汽车处于充电状态时，控制所述用电设备40给所述蓄电池10补电。

本实施例所述充电控制设备50用于检测到混合动力电动汽车处于充电状态，即所述用电设备为发电机或充电器时，所述用电设备给所述蓄电池10反向补充电量。

本实施例提供的双电源耦合装置，包括蓄电池10、状态控制设备30、充电控制设备50、超级电容20和用电设备40，其中，所述状态控制设备30，与所述蓄电池10的正极相连，用于控制混合动力电动汽车处于静止、驱动、制动或充电状态；所述充电控制设备50，与所述状态控制模块30、超级电容20的正极和用电设备40相连，用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态时，所述超级电容20给所述蓄电池10充电；用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态时，所述超级电容20和所述蓄电池10给所述用电设备40供电；用于检测到混合动力电动汽车处于驱动制动状态时，所述用电设备40将反馈制动能量存入所述超级电容20或所述蓄电池10；以及用于检测到混合动力电动汽车处于充电状态时，所述用电设备40给所述蓄电池10补电。与DC/DC转换器相比较，所能实现的有益效果为体积缩小、结构简单、效率提升以及成本降低，且对于混合动力电动汽车的特殊用途，其效率也非常高。

具体地，如图2所示，所述充电控制设备50包括电阻R1、第一开关管Q1、第二开关管Q2和控制回路51，所述电阻R1一端与所述状态控制设备30和所述第二开关管Q2的集电极相连，另一端与第一开关管Q1的集电极相连，第二开关管Q2的基极与所述控制回路51相连，第二开关管Q2的发射极与所述第一开关管Q1的发射极、所述控制回路51以及所述超级电容20的正极相连。控制回路51为触发回路，这是常见线路，选用不同的触发IC元件和IGBT可以组成不同的回路，均可在IC元件器应用中查到，本实施例的充电控制设备50用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态且当所述蓄电池10的端电压与所述超级电容20的端电压之间的差值大于设定的阈值电压ΔV时，控制回路51控制第一开关管Q1导通，蓄电池10通过电阻R1第一次给所述超级电容20充电；当检测到混合动力电动汽车处于静止状态且蓄电池10的端电压与超级电容20的端电压之间的差值小于或等于设定的阈值电压ΔV时，控制回路51控制第二开关管Q2导通；蓄电池10通过电阻R1第二次给超级电容20充电。

进一步参见图2，所述充电控制设备50用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态且超级电容20的端电压大于或等于设定的下限电压时，所述控制回路51控制第一开关管Q1和第二开关管Q2截止，控制所述超级电容20给所述用电设备40供电；还用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态且超级电容20的端电压小于设定的下限电压时，所述控制回路51控制第一开关管Q1导通，所述蓄电池10给所述用电设备40供电；以及当所述蓄电池10的端电压与所述超级电容20的端电压之间的差值小于设定的阈值电压ΔV时，所述控制回路51控制第二开关管Q2导通，所述蓄电池10给所述超级电容20充电，直至超级电容20的端电压与蓄电池10的端电压相闯。

所述充电控制设备30还用于检测到混合动力电动汽车处于制动状态且超级电容的端电压小于或等于设定的上限电压时，所述控制回路控制第一开关管和第二开关管截止，所述用电设备将反馈制动能量均存入所述超级电容；当所述超级电容的端电压大于设定的上限电压时，所述控制回路控制第一开关管导通，所述用电设备将反馈制动能量存入所述蓄电池。

所述的双电源耦合装置，用于检测到混合动力电动汽车处于充电状态，即所述用电设备为发电机或充电器时，所述用电设备给所述蓄电池补电。

具体地，所述第一开关管和第二开关管为IGBT。

本实施例的第一开关管Q1和第二开关管Q1均采用IGBT，IGBT综合了BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)的优点，驱动功率小而饱和压降低，非常适合于混合动力电动汽车中双电源耦合装置的蓄电池和超级电容两者之间充放电的控制。

具体地，所述状态控制设备包括接触器31或断路器。

本实施例的状态控制设备30采用接触器31或断路器的断开或闭合控制整个双电源耦合装置处于静止、驱动、制动或充电状态。

具体地，所述蓄电池10的数量为两个以上，各蓄电池10之间采用串联连接。本实施例的蓄电池10采用串联这种连接方式组成蓄电池组，在设计上很灵活，可以用标准的蓄电池10达到所需要的额定电压和电流。对蓄电池10而言，串联的连接方法很常见。最常用的一种蓄电池组串联方式是把几个蓄电池串联起来使用。注意蓄电池10使用时不要混用，蓄电池10。在串联使用时，要选用同一种类型且性能一致的蓄电池10。并注意蓄电池10的极性，如果有一节蓄电池10的极性装反了，就会减少整串电池的蓄电池10的电压，而不是增加电压。蓄电池10串联使用，容量不变，电压叠加，得到所需要的工作电压。

具体地，所述超级电容20数量为两个以上，各超级电容20之间采用串联连接。本实施例超级电容20的容量都非常大，一般都在几百法拉以上，几个超级电容20串联使用组成超级电容组，超级电容组连接线短而粗，线路直流电阻极小，仅为毫欧级或更低，充满电的情况下，不适合拆装，因为容易发生短路，烧毁电极或连接线，而应在线进行充放电，为确保各超级电容的端电压相同或相近，最理想的方法是加装一套电压均衡器，通过电压均衡器让所有超级电容的电压相等或相近。

本实施例进一步提供一种混合动力电动汽车，包括上述所述的双电源耦合装置。

本实施例双电源耦合装置的工作原理如下所示：

一、初始状态：即混合动力电动汽车处于静止状态

接触器31处于断开状态，控制回路51将第一开关管Q1处于关闭状态，第二开关管Q2处于截止状态。此时，蓄电池10的端电压值为V1，超级电容20的端电压值为V。

当蓄电池10的端电压值与超级电容20的端电压值的差值大于阈值电压ΔV(此处的ΔV的大小根据蓄电池10和超级电容20直接短接时的最大允许的电压差所设定)时，接触器31闭合，并通过控制回路51将第一开关管Q1导通并保持第二开关管Q2处于截止状态，蓄电池10通过功率电阻R1，给超级电容20充电。其充电电压，即超级电容20的端压电为V，如图4所示，图4中显示了在时间0—tΔ区间，超级电容10的端电压与时间的特性曲线，超级电容20的端电压的大小如下公式所示：

超级电容20的端电压为： $V=V_1-(V_1-V_{20})*e^{-\frac{t}{R1C}}---\left(1\right)$

如图5所示，图5中显示了在时间0—tΔ区间，超级电容10的端电流与时间的特性曲线，超级电容20充电电流的大小如下公式所示：

超级电容20充电电流为： $i=\frac{1}{R}(V_1-V_{20})*e^{-\frac{t}{R1C}}---\left(2\right)$

从图4和图5可以得出，由于电阻R1的阻值相对较大，充电电流与充电电压变化较为平稳，且时间较长。并且，最大电流发生在t＝0时刻，这样就可以根据实际情况，在混合动力电动汽车混合运行中，超级电容10的端电压下降到的最低值V0。这个可以在混合动力电动汽车整车控制策略中，作为初始值定下。它的依据就是电流在0至tΔ这段时间，蓄电池10允许最大放电电流，而时间tΔ的数值可由以下公式获得：

充电时间： $t=\mathrm{RC}*\ln \left(\frac{V_1-V}{V_1-V_{20}}\right)---\left(3\right)$

(其中：0≤t≤tΔ)

如图6所示，图6显示了在超级电容20充电状态的效率与时间的特性曲线，在蓄电池10短时脉冲放电的状态下，电阻R1可以很小，效率很高。

充电效率： $\mathrm{\η}=(1-\frac{i^{2}R}{V_1})*100\%---\left(4\right)$

在时间t0至tΔ的平均充电效率为：

${\mathrm{\η}}_1=\frac{1}{\mathrm{t\Δ}}*{\∫}_{t0}^{\mathrm{t\Δ}}\mathrm{\η}*d_t---\left(5\right)$

因为电阻R1的所起的主要功能是限流，而限流电流远小于蓄电池10或超级电容器20的短路电流，所以选择的电阻R1远大于蓄电池10的内阻r1以及超级电容20的内阻r2。由于电阻R1的阻值远大于蓄电池10的内阻r1，以及超级电容20的内阻r2，所以在以上的两个数学模型中的内阻均不给予考虑。充电时间为从t＝0至t＝tΔ)。从公式(4)和(5)可以得出结论，充电的时间与所用的电阻R1有关。充电时间几乎与电阻阻值成正比，电阻阻值越小，充电时间越短。从公式(4)，电阻R1阻值越小，充电效率越高。在蓄电池10允许的瞬间大电流放电的条件下，将电阻值尽可能减小。

a)、随着超级电容20的端电压上升，蓄电池10的端电压减去超级电容20的端电压小于或等于阈值电压ΔV时，控制回路51使第二开关管Q2处于导通状态。其超级电容20的端电压特性如图7所示，其端电压如下公式所示：

超级电容20的端电压为： $V_1-{\mathrm{\Δ}}_V*e^{-\frac{t-\mathrm{t\Δ}}{R1C}}---\left(6\right)$

如图8所示，图8中显示了在时间段0—T区间，超级电容20的端电流与时间的特性曲线，超级电容20充电电流的大小如下公式所示：

超级电容20的充电电流： $i=\frac{1}{R}*{\mathrm{\Δ}}_V*e^{-\frac{t-\mathrm{t\Δ}}{R1C}}---\left(7\right)$

从时间tΔ至T的充电时间为：

充电时间： $t=\mathrm{RC}*\ln \left(\frac{V_1-V}{{\mathrm{\Δ}}_V}\right)---\left(8\right)$

(其中：tΔ≤t≤T)

在时间tΔ至T的充电效率为：

充电效率： $\mathrm{\η}=(1-\frac{i^{2}R}{V_1})*100\%---\left(9\right)$

在时间tΔ至T段的充电效率为：

${\mathrm{\η}}_2=\frac{1}{T-\mathrm{t\Δ}}*{\∫}_{\mathrm{t\Δ}}^T\mathrm{\η}*d_t---\left(10\right)$

(此时的R代表蓄电池10的内阻r1与超级电容20的内阻r2之和。其充电时间从tΔ至T)。由于蓄电池10和超级电容20的内阻非常小，充电效率η2接近100％

整个充电效率为： $\mathrm{\η}=\frac{1}{T}*[{\mathrm{\η}}_1*\mathrm{t\Δ}+{\mathrm{\η}}_2*(T-\mathrm{t\Δ})]---\left(11\right)$

通过以上的公式可知，利用好蓄电池10与超级电容20的脉冲充电特性，其实际效率可达到93％以上，比传统的DC/DC转换器的效率更高，而且控制更简单，成本还不到其十分之一。

二、运行状态：混合动力电动汽车的运行状态表现为动力系统的两种状

态：驱动状态和制动状态。双电源耦合装置的运行准则可以从运行状态过程中表现出来：

a)、驱动状态，此时用电设备40需大功输出。在驱动需求请求时，控

制回路51控制第一开关管Q1和第二开关管Q2截止，超级电容20提供瞬间大功率，在功率输出恒定的情况之下，公式(12)是其超级电容组-8输出恒定功率的维持时间t与其端电压v的表达式。

$P_t=\frac{1}{2}*C*\left({V_0}^{2-}{V}^2\right)---\left(12\right)$

在公式(12)中，Pt为超级电容20的输出功率，C是超级电容20的电容量，V0是超级电容20开始驱动状态时刻的端电压，V是超级电容20在t时刻的端电压，t为超级电容20的放电时间。

在允许的电压下降范围内，可以计算出在极端的恒功率输出情况下，能维持多少时间。与此同时，可以根据实际城市的道路状况，可以计算出最佳的恒功率输出，且能覆盖该城市的极大部份工况。而此时刻并不需要蓄电池10提供动力的能量。当超级电容20的端电压下降到设定的下限时(下限电压时)，该下限电压根据用电设备40的电压下限值参考设定，这也是在极少数的工况下)，控制回路51控制第一开关管Q1导通，蓄电池10的能量通过电阻R1提供给用电设备40的驱动所需，直到该轮驱动状态结束。而此时与初时状态相仿，所以控制回路51继续维持第一开关管Q1导通导通，直到蓄电池10的端电压与超级电容20的端电压之差小于阈值电压ΔV。此时，导通第二开关管Q2，将超级电容20的端电压与蓄电池10的端电压相闯。

b)、反馈制动状态：

为了获得最佳的制动效果，最大瞬间制动反馈功率要求一般大于驱动功率请求，而一般而言，蓄电池10的充电倍率远小于放电。超级电容20没有此问题。当用电设备40发出能量反馈制动请求指令后，将接触器31断开，所有反馈能量均存入超级电容20。

在这种状态下，制动能量，从驱动系统控制器的反馈输出端为基准点(即正常的输入端)，几乎100％的吸收，远高于蓄电池的吸收能力。

在极限情况下，即下长坡。反馈制动能量将超级电容器20的端电压提升到电压上限时，将接触器31导通，将多余的反馈制动能量分配给蓄电池10。与此同时，减少反馈制动能量至蓄电池10至可以接受的范围之内，当反馈制动结束，断开接触器31。当超级电容20的端电压小于蓄电池10的端电压时，导通接触器31。

三、充电状态

由于蓄电池组10被控制在规定的充放电倍率之内，带来的最直接的好处就是，SOC(State of charge,荷电状态)的可靠性提高，允许满充和深放，即蓄电池10的利用率提高。当蓄电池10的SOC下降到一个数值时，导通接触器31,用电设备40(此时用电设备40为充电器或者是发电机)输入一个恒定的电流，给蓄电池10补充电。由于，SOC比较精确，在混合动力电动汽车的双电源耦合装置中，可以在回充电站之前，将蓄电池10内的能量用到还留最少。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种双电源耦合装置，其特征在于，包括蓄电池、状态控制设备、充电控制设备、超级电容和用电设备，其中，

所述状态控制设备，与所述蓄电池的正极相连，用于控制混合动力电动汽车处于静止、驱动、制动或充电状态；

所述充电控制设备，与所述状态控制模块、超级电容的正极和用电设备相连，用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态时，控制所述超级电容给所述蓄电池充电；

用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态时，控制所述超级电容或/和所述蓄电池给所述用电设备供电；

用于检测到混合动力电动汽车处于驱动制动状态时，控制所述用电设备将反馈制动能量存入所述超级电容或所述蓄电池；以及

用于检测到混合动力电动汽车处于充电状态时，控制所述用电设备给所述蓄电池补电。

2.如权利要求1所述的双电源耦合装置，其特征在于，所述充电控制设备包括电阻、第一开关管、第二开关管和控制回路，所述电阻一端与所述状态控制设备和所述第二开关管的集电极相连，另一端与第一开关管的集电极相连，第二开关管的基极与所述控制回路相连，第二开关管的发射极与所述第一开关管的发射极、所述控制回路以及所述超级电容的正极相连，用于检测到混合动力电动汽车处于静止状态且当所述蓄电池的端电压与所述超级电容的端电压之间的差值大于设定的阈值电压时，所述控制回路控制第一开关管导通，所述蓄电池第一次给所述超级电容充电；以及检测到混合动力电动汽车处于静止状态且所述蓄电池的端电压与所述超级电容的端电压之间的差值小于或等于设定的阈值电压时，控制回路控制第二开关管导通；所述蓄电池第二次给所述超级电容充电。

3.如权利要求2所述的双电源耦合装置，其特征在于，所述充电控制设备用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态且超级电容的端电压大于或等于设定的下限电压时，所述控制回路控制第一开关管和第二开关管截止，控制所述超级电容给所述用电设备供电；还用于检测到混合动力电动汽车处于驱动状态且超级电容的端电压小于设定的下限电压时，所述控制回路控制第一开关管导通，所述蓄电池给所述用电设备供电；以及当所述蓄电池的端电压与所述超级电容的端电压之间的差值小于设定的阈值电压时，所述控制回路控制第二开关管导通，所述蓄电池给所述超级电容充电，直至所述超级电容的端电压与所述蓄电池的端电压相闯。

4.如权利要求2所述的双电源耦合装置，其特征在于，所述充电控制设备还用于检测到混合动力电动汽车处于制动状态且超级电容的端电压小于或等于设定的上限电压时，所述控制回路控制第一开关管和第二开关管截止，所述用电设备将反馈制动能量均存入所述超级电容；当所述超级电容的端电压大于设定的上限电压时，所述控制回路控制第一开关管导通，所述用电设备将反馈制动能量存入所述蓄电池。

5.如权利要求2所述的双电源耦合装置，其特征在于，所述充电控制设备还用于检测到混合动力电动汽车处于充电状态，即所述用电设备为发电机或充电器时，所述用电设备给所述蓄电池补电。

6.如权利要求2所述的双电源耦合装置，其特征在于，所述第一开关管和第二开关管为IGBT。

7.如权利要求1所述的双电源耦合装置，其特征在于，所述状态控制设备包括接触器或断路器。

8.如权利要求1所述的双电源耦合装置，其特征在于，所述蓄电池的数量为两个以上，各蓄电池之间采用串联连接。

9.如权利要求1所述的双电源耦合装置，其特征在于，所述超级电容数量为两个以上，各超级电容之间采用串联连接。

10.一种混合动力电动汽车，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的双电源耦合装置。