[發明專利]基于改進型濾波器功率分流控制混合動力汽車用復合電源

有效

• 申請號: 201310234332.1
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103312020A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 王琪;孫玉坤;黃永紅
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種復合電源，特別涉及一種基于改進型濾波器功率分流控制的、將蓄電池和超級電容器相結合構成復合電源的儲能裝置。?

背景技術

混合動力汽車屬于實時變化的脈沖電流負載，主要可體現在加速和再生制動兩方面。目前，大部分混合動力汽車的能量存儲系統都是基于蓄電池設計完成的，由于蓄電池比功率低，循環壽命短和成本高，在很大程度上限制了混合動力汽車的發展和應用。針對這一問題，常見的一個解決方案就是降低可變電流對蓄電池的需求，從而來提高其性能和循環壽命。為此，有關學者相繼提出了幾種方案來為蓄電池提供均衡負載，包括飛輪儲能、超導儲能等等。其中研究得最多的就是引入超級電容器作為混合動力汽車輔助能量存儲系統，從而承擔蓄電池在頻繁地充放電時的高功率需求。將蓄電池和超級電容器相結合構成復合電源，使得蓄電池比能量大和超級電容器比功率大的特點相結合，同時最大限度地減少每種電源的不足，這無疑會給混合動力汽車能量存儲系統帶來很大的性能提高。

蓄電池-超級電容器復合電源的結構較多，電路從簡單到復雜。引入功率變換器后，可將復合電源分為被動式和主動式兩種。被動式結構蓄電池-超級電容器復合電源是將蓄電池與超級電容器直接并聯，而主動式結構復合電源是在蓄電池和超級電容器之間配置一個或者多了DC-DC變換器。功率變換器的控制目標是：1）限制超級電容器的輸出電壓在指定的范圍之內；2）優化蓄電池的輸出電流，使其盡量平滑，從而延長蓄電池的循環壽命。因此，主動式結構復合電源的總體性能要比被動式結構更加優越。?

發明內容

為了克服被動式結構復合電源的不足：蓄電池、超級電容器必須保持端電壓一致、設計上缺乏靈活性、端電壓隨著充放電過程變化較大，影響負載工作性能等等，以及主動式結構復合電源功率分流控制的缺陷：超級電容器輸出電壓會超出其額定電壓范圍、蓄電池不能工作在穩定的電流水平等等，本發明提供了一種基于改進型濾波器功率分流控制的混合動力汽車用復合電源解決方案。

本發明的技術方案是：

基于改進型濾波器功率分流控制混合動力汽車用復合電源，包括超級電容器、功率變換器和蓄電池，所述超級電容器與功率變換器串聯構成輔助儲能系統，所述輔助儲能系統與蓄電池并聯，向負載供電。

作為本發明的進一步改進，所述蓄電池的電壓為直流母線電壓。

作為本發明的進一步改進，所述功率變換器為雙向DC-DC變換器，其拓撲為非隔離半橋結構。

作為本發明的進一步改進，所述雙向DC-DC變換器采用改進型濾波器功率分流控制策略。

本發明的有益效果是：

1、主動式結構復合電源中超級電容器電壓在滿足動態負載變換的同時能穩定工作，起到了輔助電源的作用；在負載脈動的情況下，主動式結構復合電源中蓄電池的放電電流更為平滑，其放電過程得到了優化，循環壽命得到延長；雙向DC-DC變換器控制效果明顯，有效性高；

2、功率變換器采用雙向DC-DC變換器，拓撲為非隔離半橋結構，該結構元器件數量少，造價低廉，沒有變壓器損耗，效率高，易于包裝和集成。

附圖說明

圖1是本發明基于改進型濾波器功率分流控制混合動力汽車用復合電源的電路原理圖；

圖2是矩形脈沖頻率域圖；

圖3是本發明中雙向DC-DC變換器的電路原理圖；

圖4是改進型濾波器功率分流控制策略圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。

圖1是本發明基于改進型濾波器功率分流控制混合動力汽車用復合電源的電路原理圖，其中：???????????????????????????????????????????????為蓄電池，為蓄電池的內阻，為超級電容器，為超級電容器的內阻，為脈沖電流負載。該結構是將超級電容器通過功率變換器（DC-DC）與蓄電池并聯，由于功率變換器的變流作用，可以控制蓄電池的充放電電流，從而提高復合電源的性能。根據實際情況，功率變換器可設置為降壓和升壓式，以對蓄電池和超級電容器進行電壓匹配。