基本信息
- 项目名称：
- 混合动力汽车用超级电容器-电池复合电源系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 普通混合动力汽车蓄电池功率密度较小，本作品将普通蓄电池与超级电容器组合，实现超级电容器高功率密度和电池高能量密度的优势互补,同时具有短时高倍率电流充放电和高能量密度的优点，实现复合电源系统对外充放电过程中，超级电容器与电池的功率按电池“最佳”工作状态进行分配，可以延长电池寿命、降低电池容量、降低电源系统成本。
- 详细介绍：
- 普通混合动力汽车蓄电池功率密度较小，本作品将普通蓄电池与超级电容器组合，实现普通蓄电池高能量密度和超级电容器高功率密的优势互补，同时具有短时高倍率电流充放电和高能量密度的优点。采用双向升降压DC/DC变换器满足电池在高于或低于超级电容器电压时保证电池的正常充放电；通过控制DC/DC变换器控制，实现复合电源系统对外充放电过程中，超级电容器与电池的功率按电池“最佳”工作状态进行分配。本作品可以延长电池寿命、降低电池容量、降低电源系统成本，在新能源汽车中所起的作用主要有三种：1）在汽车起动、加速和爬坡时向电机提供大的瞬时电流，提供电机功率，减轻电池输出压力，提升整车性能，延长电池寿命。2）利用电容的宽温度特性，作为汽车的低温启动器。3）在刹车时回收制动能量，提高续驶里程。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：普通混合动力汽车蓄电池功率密度较小，普通蓄电池与超级电容器组合，实现普通蓄电池高能量密度和超级电容器高功率密的优势互补。创新点和技术关键：电池通过容量较低的DC/DC变换器与超级电容器相连。DC/DC变换器为双向升降压变换器。主要技术指标：直流母线电压：32～50V；电池电压：32～48V；最大充放电电流：±300A；DC/DC变换器：32～50V，±100A，带有过电流、过电压、过热保护。
科学性、先进性
- 科学性与先进性:本作品实现超级电容器高功率密度和电池高能量密度的优势互补。采用双向升降压DC/DC变换器满足电池在高于或低于超级电容器电压时保证电池的正常充放电；通过控制DC/DC变换器控制，实现复合电源系统对外充放电过程中，超级电容器与电池的功率按电池“最佳”工作状态进行分配。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品方案已被课题委托单位—锦州百纳电气有限公司采用，应用结果良好。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 转让
作品可展示的形式
- √ 实物、产品 √ 图纸 √ 现场演示 √ 图片 √ 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本作品同时具有短时高倍率电流充放电和高能量密度的优点，可以延长电池寿命、降低电池容量、降低电源系统成本。在新能源汽车中所起的作用主要有三种：1）在汽车起动、加速和爬坡时向电机提供大的瞬时电流，提供电机功率，减轻电池输出压力，提升整车性能，延长电池寿命。2）利用电容的宽温度特性，作为汽车的低温启动器。3）在刹车时回收制动能量，提高续驶里程。
同类课题研究水平概述
- 目前，国内在超级电容与电池组成的复合电源技术研究和国外合作方面也取得了很大的进步，重要企业有锦州百纳公司、北京集星公司、上海奥威公司、锦州锦容公司、石家庄高达公司、北京金正平公司、锦州凯美公司、大庆振富公司、江苏双登公司、哈尔滨巨容公司、南京集华公司等十多家。锦州百纳公司是国内最大的超级电容器专业生产厂。我国在超级电容器厂为一汽解放牌混合动力客车用超级电容器及其附属控制装置的系统结构，目前已经完成了样品设计及性能评估阶段，单体电容已经达到2.7V、3500F，能量密度≥5Wh/kg,功率密度已经达到1500W/kg,内阻≤0.5mΩ.最大工作电流≥300A。超级电容器额定电压288V，额定容量20F，其他性能还有均压保证、充放电控制及故障报警等。 据最新资料显示，世界几大汽车厂商正在积极开发采用超级电容器或超级电容器-电池复合电源的混合动力车型。其中，日本丰田汽车公司以混合动力车为主，现已在8款车中采用了与松下电子元件共同开发的超级电容器，截至目前共计销售40多万辆，超级电容器的累计供货量已超过1000万件。 德国MAN 和Siemens 、EPCOS公司合作建立了欧洲最早的柴油-电驱动和超级电容器作为大功率储能装置的城市公交车。 澳大利亚的第二代混合动力aXcessaustralia LEV(低排放汽车)的混合动力系统采用了超级电容器-电池复合电源系统。 奔驰公司的3.5 L直喷汽油机加电动机的混合动力车型和以$320 CDI为基础的混合动力车型，均采用了电池-超级电容器复合电源系统。 宝马的X3混合动力车型也采用了两块超级电容器组，低速区协助6缸发动机提高扭矩，使燃油消耗率降低约10%。 超级电容器与电池组成的复合电源必将是未来清洁能源汽车的最佳动力方案，而超级电容器-电池复合电源技术正成为混合动力汽车研究领域的重点研究方向。 因此本课题“超级电容器-电池复合电源系统”的开发，将突破混合动力汽车在电源存储技术、短时高倍率充放电方面的瓶颈，为混合动力车提供一种新型动力强劲的储能装置，符合汽车工业发展潮流。本课题研究方向具有前瞻性、必要性和紧迫性，其未来的研究成果影响深远，意义重大。
