一種復合電源及其控制方法及使用復合電源的電動車的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電源，尤其涉及一種復合電源及其控制方法及使用復合電源的電動車。
【背景技術】
[0002]一般情況下，設備所用的電源都是單一性的，要么用功率型電源，要么用能量型電源。功率型儲能電源具備功率密度高、充電速度快、能量轉換效率高、循環使用壽命長及低溫性能好等優點，但其有能量密度低、電壓不平穩等缺點，故一般用在需要短時大功率充放電的場合。能量型儲能電源具備能量密度高、電壓平穩等優點，但是其存在功率密度低、充電速度慢、能量轉換效率低、循環使用壽命短及低溫性能不好等缺點，故一般用在對充放電功率要求不高但要求存儲容量大、續航時間長的場合。因此，單一地使用一種電源，都存在這樣那樣的缺陷，非常不適合給同時具有大功率脈沖工況和小功率巡航工況的設備進行供電，會影響這種設備的性能。

【發明內容】

[0003]本發明主要解決原有功率型儲能電源、能量型儲能電源單一使用都存在這樣那樣的缺點，非常不適合給同時具有大功率脈沖工況和小功率巡航工況的設備進行供電的技術問題；提供一種復合電源及其控制方法及使用復合電源的電動車，復合電源將功率型儲能單元和能量型儲能單元結合在一起，利用PTC熱敏電阻和NTC熱敏電阻的電阻-溫度特性及電流-時間特性，實現設備處于大功率脈沖工況時由功率型儲能單元供電，而處于小功率巡航工況時由能量型儲能單元供電，從而避免功率型儲能電源、能量型儲能電源單一使用時存在的缺陷，使復合電源既具備功率密度高、充電速度快、能量轉換效率高、循環使用壽命長和低溫性能好的優點，又具備能量密度高和電壓平穩的優點，非常適合給同時具有大功率脈沖工況和小功率巡航工況的設備進行供電。該復合電源給電動車供電時，提高電動車性能。
[0004]本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:本發明的一種復合電源，包括功率型儲能單元、能量型儲能單元、延時啟動PTC熱敏電阻單元和延時啟動NTC熱敏電阻單元，延時啟動PTC熱敏電阻單元和功率型儲能單元串聯構成第一串聯電路，延時啟動NTC熱敏電阻單元和能量型儲能單元串聯構成第二串聯電路，所述的第一串聯電路和所述的第二串聯電路并聯，該并聯電路的兩端構成復合電源的正極和負極。延時啟動PTC熱敏電阻單元和延時啟動NTC熱敏電阻單元的電阻-溫度特性及電流-時間特性成一定的匹配關系。使用復合電源的設備啟動大功率工況時，延時啟動PTC熱敏電阻單元和延時啟動NTC熱敏電阻單元都處于常溫態，延時啟動PTC熱敏電阻單元處于低阻態，延時啟動NTC熱敏電阻單元處于高阻態，第一串聯電路的阻值遠遠低于第二串聯電路的阻值，功率型儲能單元所在的第一串聯電路產生的起始電流遠大于能量型儲能單元所在的第二串聯電路，因此此時設備所需能量由第一串聯電路中的功率型儲能單元供能。隨著放電的進行，延時啟動PTC熱敏電阻單元阻值增大而延時啟動NTC熱敏電阻單元阻值變小，電流在第一串聯電路和第二串聯電路上的分配隨著阻值的變化重新分配。當設備正常運轉，其電流趨于平緩，設備進入小功率巡航工況時，延時啟動PTC熱敏電阻單元處于高阻態，延時啟動NTC熱敏電阻單元處于低阻態，第一串聯電路的阻值遠遠高于第二串聯電路的阻值，能量型儲能單元所在的第二串聯電路產生的電流遠大于功率型儲能單元所在的第一串聯電路，因此此時設備所需能量由第二串聯電路中的能量型儲能單元供能。因此，本發明復合電源既具備功率密度高、充電速度快、能量轉換效率高、循環使用壽命長和低溫性能好的優點，又具備能量密度高和電壓平穩的優點，非常適合給同時具有大功率脈沖工況和小功率巡航工況的設備進行供電，適用于汽車啟動電池、電動汽車動力電池、儲能電站等同時需要大功率脈沖工況和小功率巡航工況的設備。而且功率型儲能單元和能量型儲能單元的通斷電完全利用PTC熱敏電阻和NTC熱敏電阻的電阻-溫度特性及電流-時間特性進行控制，實現無觸點切換，切換時無電弧無火花，可靠性高。
[0005]作為優選，所述的延時啟動PTC熱敏電阻單元包括一個或多個延時啟動PTC熱敏電阻，多個延時啟動PTC熱敏電阻采用串聯、并聯或串聯和并聯相結合的連接結構。根據設備需要大功率工況的時間，選擇使用延時啟動PTC熱敏電阻的個數及串并聯連接方式，使延時啟動PTC熱敏電阻單元維持低阻態的時間滿足設備大功率工況的需要。
[0006]作為優選，所述的延時啟動NTC熱敏電阻單元包括一個或多個延時啟動NTC熱敏電阻，多個延時啟動NTC熱敏電阻采用串聯、并聯或串聯和并聯相結合的連接結構。根據設備大功率工況的時間，選擇使用延時啟動NTC熱敏電阻的個數及串并聯連接方式，使延時啟動NTC熱敏電阻單元維持高阻態的時間滿足設備大功率工況的需要。
[0007]作為優選，所述的延時啟動PTC熱敏電阻單元維持低阻態的時間略大于設備為大功率工況所需時間，所述的延時啟動NTC熱敏電阻單元維持高阻態的時間略小于設備為大功率工況所需時間。在設備大功率工況臨近結束時，延時啟動NTC熱敏電阻單元由高阻態轉入低阻態，設備大功率工況一結束，延時啟動PTC熱敏電阻單元立即由低阻態轉入高阻態。確保延時啟動PTC熱敏電阻單元由低阻態轉入高阻態及延時啟動NTC熱敏電阻單元由高阻態轉入低阻態時，復合電源不會產生一個空窗期，即確保切換過程中復合電源一直保持有電能供應給設備。
[0008]作為優選，所述的功率型儲能單元采用具備高比功率性能的化學或物理儲能單元。如超級電容器、超級電池或高倍率鋰電池，滿足大電流工況要求。超級電容器又叫雙電層電容器、電化學電容器，、黃金電容、法拉電容，通過極化電解質來儲能。超級電池又被稱為微型石墨烯超級電容，采用單原子厚度的碳層構成，其充電和放電速度比普通電池快1000倍，并能夠存儲更多的電能。
[0009]作為優選，所述的能量型儲能單元采用具備高比能量性能的化學或物理儲能單元。如普通鋰電池，滿足巡航工況的持續供電要求。
[0010]本發明的一種復合電源的控制方法為:在所述的復合電源接入設備開始使用瞬間，會出現大的脈沖放電電流，此時，所述的延時啟動PTC熱敏電阻單元處于低阻態使所述的第一串聯電路處于通路狀態，而所述的延時啟動NTC熱敏電阻單元處于高阻態使所述的第二串聯電路處于斷路狀態，則由所述的功率型儲能單元給設備供電；隨著放電的進行，當所述的延時啟動PTC熱敏電阻單元達到其突變的溫度條件時，則延時啟動PTC熱敏電阻單元的電阻值突然增大，轉入高阻態，使所述的第一串聯電路處于斷路狀態，而所述的延時啟動NTC熱敏電阻單元也達到其突變的溫度條件，則延時啟動NTC熱敏電阻單元的電阻值突然減小，轉入低阻態，使所述的第二串聯電路處于通路狀態，則由所述的能量型儲能單元給設備供電。本發明使復合電源既具備功率密度高、充電速度快、能量轉換效率高、循環使用壽命長和低溫性能好的優點，又具備能量密度高和電壓平穩的優點，非常適合給同時具有大功率脈沖工況和小功率巡航工況的設備進行供電。而且功率型儲能單元和能量型儲能單元的通斷電完全利用PTC熱敏電阻和NTC熱敏電阻的電阻-溫度特性及電流-時間特性進行控制，實現無觸點切換，切換時無電弧無火花，可靠性高。
[0011]作為優選，所述的延時啟動PTC熱敏電阻單元維持低阻態的時間略大于設備為大功率工況所需時間，所述的延時啟動NTC熱敏電阻單元維持高阻態的時間略小于設備為大功率工況所需時間。在設備大功率工況臨近結束時，延時啟動NTC熱敏電阻單元由高阻態轉入低阻態，設備大功率工況一結束，延時啟動PTC熱敏電阻單元立即由低阻態轉入高阻態。確保延時啟動PTC熱敏電阻單元由低阻態轉入高阻態及延時啟動NTC熱敏電阻單元由高阻態轉入低阻態時，復合電源不會產生一個空窗期，即確保切換過程中復合電源一直保持有電能供應給設備。
[0012]本發明的電動車，使用上述復合電源，由本發明的復合電源給電動車供電，既滿足電動車大功率脈沖工況需求又滿足電動車小功率巡航工況要求，提高電動車性能。
[0013]本發明的有益效果是:將功率型儲能單元和能量型儲能單元結合在一起，利用PTC熱敏電阻和NTC熱敏電阻的電阻-溫度特性及電流-時間特性，實現設備處于大功率脈沖工況時由功率型儲能單元供電，而處于小功率巡航