[發(fā)明專利]一種混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)及其控制方法、混合動(dòng)力汽車

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811284789.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN109606136B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李健;吳凌豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B60L50/40
• 分類號(hào): B60L50/40;B60L50/75;B60L7/10;B60L53/20
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智;曹葆青

本發(fā)明公開了一種混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)及其控制方法、混合動(dòng)力汽車，所述系統(tǒng)包括：電池模塊、超級(jí)電容器模塊和雙三相同步電機(jī)；電池模塊與雙三相同步電機(jī)的ABC繞組相連，超級(jí)電容器模塊與雙三相同步電機(jī)的UVW繞組相連；其中，電池模塊包括：燃料電池、鋰電池、直流變換器和第一逆變器；鋰電池通過直流變換器與燃料電池并聯(lián)到第一逆變器直流側(cè)；超級(jí)電容器模塊包括超級(jí)電容器與第二逆變器；超級(jí)電容器位于第二逆變器的直流側(cè)。本發(fā)明利用雙三相永磁同步電機(jī)減少直流變換器數(shù)量，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低參數(shù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，減小混合動(dòng)力汽車的體積，與此同時(shí)提供很好的電源管理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于混合動(dòng)力汽車技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)及其控制方法、混合動(dòng)力汽車。

背景技術(shù)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，人們開始關(guān)注能源短缺、環(huán)境保護(hù)等社會(huì)發(fā)展過程中必須面對(duì)的問題。因此混合動(dòng)力汽車這種新型汽車產(chǎn)業(yè)受到了廣泛的關(guān)注。而混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)是混合動(dòng)力汽車中不可或缺的核心部分。混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)基于蓄電池、超級(jí)電容器等各種能量源的優(yōu)缺點(diǎn)將其進(jìn)行結(jié)合以實(shí)現(xiàn)減小功耗、提高效率以及經(jīng)濟(jì)性最大化等目的。事實(shí)上，經(jīng)過各個(gè)國家和企業(yè)多年的開發(fā)和研究，混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在混合動(dòng)力汽車上。

現(xiàn)有的混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括被動(dòng)并聯(lián)HESS結(jié)構(gòu)、半分配HESS結(jié)構(gòu)和完全分配HESS結(jié)構(gòu)。被動(dòng)并聯(lián)HESS結(jié)構(gòu)將電池和超級(jí)電容并聯(lián)至直流母線側(cè)，其不能提供很好的電源管理；半分配HESS結(jié)構(gòu)和完全分配HESS結(jié)構(gòu)雖然通過直流變換器實(shí)現(xiàn)能量變換，但通常是將燃料電池、鋰電池和超級(jí)電容器其中的兩種或三種裝置通過多個(gè)直流變換器直接連接至直流母線上，在這種方式下，不同設(shè)備之間的相互作用會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性及參數(shù)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度，同時(shí)直流變換器數(shù)量的增多會(huì)導(dǎo)致功率損耗變大，額定功率受到一定的限制，體積與成本也會(huì)因此增大。對(duì)于混合動(dòng)力汽車的廠家而言，體積和成本是必須考慮的問題，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能減少體積與成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)無法兼顧很好的電源管理和系統(tǒng)穩(wěn)定性的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，第一方面，本發(fā)明提供了一種混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：電池模塊、超級(jí)電容器模塊和雙三相同步電機(jī)；電池模塊與雙三相同步電機(jī)的ABC繞組相連，超級(jí)電容器模塊與雙三相同步電機(jī)的UVW繞組相連；其中，電池模塊包括：燃料電池、鋰電池、直流變換器和第一逆變器；鋰電池通過直流變換器與燃料電池并聯(lián)到第一逆變器直流側(cè)；超級(jí)電容器模塊包括：超級(jí)電容器與第二逆變器；超級(jí)電容器位于第二逆變器的直流側(cè)。

具體地，逆變器為三相逆變器，雙三相同步電機(jī)為雙三相永磁同步電機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，第二方面，本發(fā)明提供了一種混合動(dòng)力汽車，所述混合動(dòng)力汽車采用如上述的混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，第三方面，本發(fā)明提供了一種上述混合動(dòng)力能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括以下步驟：

S1.判斷雙三相同步電機(jī)處于加速狀態(tài)、減速狀態(tài)還是勻速狀態(tài)，若電機(jī)處于勻速狀態(tài)或加速狀態(tài)，進(jìn)入步驟S2，若電機(jī)處于減速狀態(tài)，進(jìn)入步驟S5；

S2.判斷鋰電池電量是否充足，若是，進(jìn)入步驟S3，否則，進(jìn)入步驟 S4；

S3.通過ABC繞組直流側(cè)功率判斷是燃料電池還是鋰電池工作，工作的電池負(fù)責(zé)向電機(jī)提供功率；

S4.通過直流變換器對(duì)鋰電池的充電功率進(jìn)行控制，燃料電池向電機(jī)提供功率的同時(shí)，以鋰電池的充電功率向鋰電池進(jìn)行充電，直至鋰電池電量達(dá)到限值，返回步驟S1；

S5.電機(jī)做回饋制動(dòng)向鋰電池充電。

具體地，鋰電池SOC30％時(shí)，鋰電池電量充足。