CN107415709A - 用于混合动力客车的复合电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于混合动力客车的复合电源系统，包括复合电源控制箱和整车控制器，还包括设置于双向DC/DC转换器和复合电源控制器，所述双向DC/DC转换器包括有低压双向DC/DC转换器和高压双向DC/DC转换器，所述高压双向DC/DC转换器与一高压电池组连接并且输出端并联用于储能和稳压的高压电容组后，形成高压供电系统；所述低压双向DC/DC转换器与一低压电池组连接并且输出端并联用于储能和稳压的低压电容组后，形成低压供电系统；所述低压电容组依次与继电器和二极管串联后与启动马达供电电池并联，从而形成给启动马达供电的辅助电路。通过本发明可以有效解决蓄电池亏电或低温放电受限造成的柴油机无法启动的问题，降低系统成本，减小系统体积。

Description

用于混合动力客车的复合电源系统
技术领域
本发明涉及电源领域，尤其涉及一种用于混合动力客车的复合电源系统。
背景技术
目前，单一动力电池系统无法满足新能源汽车对能量和功率的双重需求，因此为了满足需要，由动力电池与超级电容组成的复合电源系统成为新能源汽车最佳储能方案之一。复合电源的管理系统主要作用是通过控制超级电容和动力电池之间的充放电过程来合理分配二者的能量切换和能量分配，以延长系统使用寿命。现有由超级电容和动力电池组成的混合动力汽车复合电源储能系统的管理系统主要有三种形式：基于二极管、基于IGBT和基于双向DC/DC。基于二极管的复合电源管理系统，二极管的通断只能被动由超级电容和动力电池的电压状态决定，一旦导通，储能系统会持续在低电压状态下工作，系统工作效率低，发热量大，严重影响系统使用寿命；基于IGBT的复合电源管理系统，虽然可对IGBT的通断进行控制，但超级电容和动力电池之间只能单向放电，动力电池无法接收制动回馈电能，影响整车能耗水平；对于市场上现有基于双向DC/DC的复合电源管理系统，都是采用单个整体式双向DC/DC转换器，其缺点是采用耐高压器件，须采用适配的冷却系统，造成系统体积大且成本高。
在新能源汽车市场上，出现的超级电容和动力电池复合电源系统仅用于给驱动电机供电，从而没有充分利用超级电容的作用。同时，在新能源汽车应用过程中，普遍存在着的问题是若汽车长期不使用或在低温条件下使用时，由于24V蓄电池的亏电或低温放电能力受限，使得柴油发动机往往难以启动，而超级电容的高功率密度和低温工作特性恰好能解决这一问题，但装配专用于柴油机低温启动的超级电容不仅使用率低而且成本较高。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于混合动力客车的复合电源系统，可以有效解决蓄电池亏电或低温放电受限造成的柴油机无法启动的问题，降低系统成本，减小系统体积。
为实现该目的，提供了一种用于混合动力客车的复合电源系统，包括复合电源控制箱和整车控制器，还包括设置于复合电源控制箱内用于对电池充放电进行控制的双向DC/DC转换器和用于对复合电源系统工作进行协调控制并与整车控制器信号连接的复合电源控制器，所述双向DC/DC转换器包括有低压双向DC/DC转换器和高压双向DC/DC转换器，所述高压双向DC/DC转换器与一高压电池组连接并且输出端并联用于储能和稳压的高压电容组后，形成高压供电系统；所述低压双向DC/DC转换器与一低压电池组连接并且输出端并联用于储能和稳压的低压电容组后，形成低压供电系统；所述高压电容组、低压电容组和驱动电机进行串联连接后，形成低压供电系统和高压供电系统对驱动电机进行串联供电的回路；所述高压双向DC/DC转换器和低压双向DC/DC转换器分别与整车控制器和复合电源控制器信号连接；所述低压电容组依次与用于控制低压供电系统给启动马达供电的继电器和用于避免电流反向的二极管串联后与启动马达供电电池并联，从而形成给启动马达供电的辅助电路。
优选地，所述继电器与复合电源控制器信号连接。
优选地，所述高压双向DC/DC转换器和低压双向DC/DC转换器分别设置有温度感应器、电压采集器、漏电检测装置和绝缘监测装置，所述复合电源控制箱还设置有箱体绝缘监测装置和箱内温度检测装置并且分别与复合电源控制器和整车控制器信号连接。
优选地，本系统还设置有报警电路，所述报警电路与复合电源控制器、箱体绝缘监测装置和箱内温度检测装置和整车控制器信号连接。
优选地，本系统内均通过CAN总线进行通信。
优选地，所述复合电源控制箱上设置有至少一个电子风扇、用于双向DC/DC转换器与外部进行连接的高压航空插头、用于双向DC/DC转换器和复合电源控制器与外部进行信号连接的低压控制航空插头，所述双向DC/DC转换器通过高压线束与高压航空插头连接，所述双向DC/DC转换器和复合电源控制器通过低压线束与低压控制航空插头连接。
优选地，所述高压线束均套有用于增强耐高温性能的PE热缩管。
本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明中通过设置低压供电系统和高压供电系统并且能够对驱动电机和启动马达进行供电控制，可以有效解决蓄电池亏电或低温放电受限造成的柴油机无法启动的问题，降低系统成本，减小系统体积。在本发明中利用低压电容组辅助启动马达供电电池提供电能，并且也能够与高压电容组配合给驱动电机提供电能驱动整车，从而能够有效的利用已有设备，节省成本，减小系统体积。在本发明中，将单个整体双向DC/DC转换器分散为两个并联的高低电压双向DC/DC转换器，减小了单个双向DC/DC转换器的工作电压和工作电流，降低了系统成本，减小了系统体积，增加了布置的灵活性。在本发明中，设有对温度的监控和实时报警电路，并通过CAN总线以广播形式实时传输给整车控制系统和复合电源控制器，从而对温度进行实时监控并能够控制电子风扇的工作，以确保系统内的电路及电子元器件的使用寿命。在本发明中，通过设置对高压接线端的电压监测，可以及时检测到高压线路的短路、漏电、绝缘等故障；通过采用航空插头提高密封性和安装维护的便利性；复合电源控制箱内部的高压连接线采用PE热缩管，能够有效提高耐高温性能。
附图说明
图1为本发明的电路连接示意图；
图2为本发明中复合电源控制箱的结构框图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。
如图1-图2所示，本发明提供了一种用于混合动力客车的复合电源系统，包括复合电源控制箱7和整车控制器1，还包括设置于复合电源控制箱7内用于对电池充放电进行控制的双向DC/DC转换器3和用于对复合电源系统工作进行协调控制并与整车控制器1信号连接的复合电源控制器2，所述双向DC/DC转换器3包括有低压双向DC/DC转换器32和高压双向DC/DC转换器31，所述高压双向DC/DC转换器31与一高压电池组B1连接并且输出端并联用于储能和稳压的高压电容组C1后，形成高压供电系统200；所述低压双向DC/DC转换器32与一低压电池组B2连接并且输出端并联用于储能和稳压的低压电容组C2后，形成低压供电系统100；所述高压电容组C1、低压电容组C2和驱动电机4进行串联连接后，形成低压供电系统100和高压供电系统200对驱动电机4进行串联供电的回路；所述高压双向DC/DC转换器31和低压双向DC/DC转换器32分别与整车控制器1和复合电源控制器2信号连接；所述低压电容组C2依次与用于控制低压供电系统100给启动马达5供电的继电器KM和用于避免电流反向的二极管D1串联后与启动马达供电电池B3并联，从而形成给启动马达5供电的辅助电路。
在本实施例中，复合电源控制器2通过实时接收启动马达供电电池B3的供电实时数据而控制是否导通继电器KM，让低压供电系统100对启动马达5进行辅助供电，其中，启动马达供电电池B3的供电电压为直流24V。高压电容组C1、低压电容组C2均为超级电容，低压电容组C2、低压双向DC/DC转换器32及低压电池组B2配合形成低压供电系统100提供启动马达5所需的电压。在正常供电时，高压双向DC/DC转换器31、高压电容组C1和高压电池组B1配合形成高压供电系统200与低压供电系统100共同给驱动电机4供电，使整车正常工作。二极管D1能够有效避免低压供电系统100给启动马达5出现反流。高压双向DC/DC转换器31能够控制高压电池组B1的充放电，低压双向DC/DC转换器32能够控制低压电池组B2的充放电。
高压双向DC/DC转换器31和低压双向DC/DC转换器32分别设置有温度感应器、电压采集器、漏电检测装置和绝缘监测装置，复合电源控制箱7还设置有箱体绝缘监测装置和箱内温度检测装置并且分别与复合电源控制器2和整车控制器1信号连接。本系统还设置有报警电路，报警电路与复合电源控制器2、箱体绝缘监测装置和箱内温度检测装置和整车控制器1信号连接。本系统内均通过CAN总线进行通信。
在本实施例中，通过在各高压端如高压双向DC/DC转换器31和低压双向DC/DC转换器32的输出端进行温度、电压、漏电和绝缘的实时检测能够有效的避免事故的发生，对系统中的各元件起到保护作用，同时使得整车运行更安全、稳定。报警电路能够起到实时警报的作用。
复合电源控制箱7上设置有四个电子风扇6、用于双向DC/DC转换器3与外部进行连接的高压航空插头8、用于双向DC/DC转换器3和复合电源控制器2与外部进行信号连接的低压控制航空插头10，双向DC/DC转换器3通过高压线束9与高压航空插头8连接，双向DC/DC转换器3和复合电源控制器2通过低压线束11与低压控制航空插头10连接。高压线束9均套有用于增强耐高温性能的PE热缩管。
在本实施例中，电子风扇6通过复合电源控制器2进行实时控制，使得电子风扇6工作的效率能够保证复合电源控制箱7内温度稳定，从而避免过高的温度烧坏元器件。低压控制航空插头10和高压航空插头8能够有效的确保复合电源控制箱7的密封性，也能够避免连接时接错线，高压双向DC/DC转换器31和低压双向DC/DC转换器32的连接头分别作出标志，可以用不同的颜色或大小不同的插头进行区分，高压线束9使得在工作时线路能够承受更高的温度。
在本实施例的工作流程：在启动时，启动马达供电电池B3对启动马达5进行供电，当复合电源控制器2接收的信号显示启动马达供电电池B3供电不足时，复合电源控制器2控制低压供电系统100工作同时控制继电器KM闭合，辅助启动马达供电电池B3进行供电，当启动马达5启动后带动整机启动后，复合电源控制器2控制继电器KM断开，低压供电系统100与高压供电系统200配合给驱动电机4进行供电，整个控制系统能够通过整车控制器1进行实时控制，在系统中出现高温、过电压、欠电压、漏电和短路等故障时能够实时进行报警，从而避免事故的发生。
通过本发明可以有效解决蓄电池亏电或低温放电受限造成的柴油机无法启动的问题，降低系统成本，减小系统体积。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (7)

1.一种用于混合动力客车的复合电源系统，包括复合电源控制箱(7)和整车控制器(1)，其特征在于：还包括设置于复合电源控制箱(7)内用于对电池充放电进行控制的双向DC/DC转换器(3)和用于对复合电源系统工作进行协调控制并与整车控制器(1)信号连接的复合电源控制器(2)，所述双向DC/DC转换器(3)包括有低压双向DC/DC转换器(32)和高压双向DC/DC转换器(31)，所述高压双向DC/DC转换器(31)与一高压电池组(B1)连接并且输出端并联用于储能和稳压的高压电容组(C1)后，形成高压供电系统(200)；所述低压双向DC/DC转换器(32)与一低压电池组(B2)连接并且输出端并联用于储能和稳压的低压电容组(C2)后，形成低压供电系统(100)；所述高压电容组(C1)、低压电容组(C2)和驱动电机(4)进行串联连接后，形成低压供电系统(100)和高压供电系统(200)对驱动电机(4)进行串联供电的回路；所述高压双向DC/DC转换器(31)和低压双向DC/DC转换器(32)分别与整车控制器(1)和复合电源控制器(2)信号连接；所述低压电容组(C2)依次与用于控制低压供电系统(100)给启动马达(5)供电的继电器(KM)和用于避免电流反向的二极管(D1)串联后与启动马达供电电池(B3)并联，从而形成给启动马达(5)供电的辅助电路。
2.根据权利要求1所述的一种用于混合动力客车的复合电源系统，其特征在于：所述继电器(KM)与复合电源控制器(2)信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于混合动力客车的复合电源系统，其特征在于：所述高压双向DC/DC转换器(31)和低压双向DC/DC转换器(32)分别设置有温度感应器、电压采集器、漏电检测装置和绝缘监测装置，所述复合电源控制箱(7)还设置有箱体绝缘监测装置和箱内温度检测装置并且分别与复合电源控制器(2)和整车控制器(1)信号连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于混合动力客车的复合电源系统，其特征在于：本系统还设置有报警电路，所述报警电路与复合电源控制器(2)、箱体绝缘监测装置和箱内温度检测装置和整车控制器(1)信号连接。
5.根据权利要求4所述的一种用于混合动力客车的复合电源系统，其特征在于：本系统内均通过CAN总线进行通信。
6.根据权利要求1所述的一种用于混合动力客车的复合电源系统，其特征在于：所述复合电源控制箱(7)上设置有至少一个电子风扇(6)、用于双向DC/DC转换器(3)与外部进行连接的高压航空插头(8)、用于双向DC/DC转换器(3)和复合电源控制器(2)与外部进行信号连接的低压控制航空插头(10)，所述双向DC/DC转换器(3)通过高压线束(9)与高压航空插头(8)连接，所述双向DC/DC转换器(3)和复合电源控制器(2)通过低压线束(11)与低压控制航空插头(10)连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于混合动力客车的复合电源系统，其特征在于：所述高压线束(9)均套有用于增强耐高温性能的PE热缩管。
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