[發明專利]車載高集成度混合電源、能量管理與控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201910124024.0
• 申請日: 2019-02-19
• 公開（公告）號: CN109921503B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 王琪;韓曉新;諸一琦;羅印升
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34;B60L50/60;B60L50/40
• 代理公司: 常州佰業騰飛專利代理事務所(普通合伙) 32231
• 代理人: 孫永智

1.一種車載高集成度混合電源能量管理與控制系統，其特征在于，包括車載高集成度混合電源，還包括管理模塊、控制模塊及脈沖寬度調制模塊，其中，

所述管理模塊與負載連接，用于根據負載需求功率得到蓄電池電流參考值，所述負載中包括電機；

所述控制模塊與管理模塊連接，用于根據所述蓄電池電流參考值得到直流母線電流參考值；

所述脈沖寬度調制模塊分別與控制模塊和NPC三電平逆變器中第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管的基極連接，用于根據所述直流母線電流參考值產生PWM控制信號，進而控制第一開關管、第二開關管、第三開關管及第四開關管的通斷；

車載高集成度混合電源包括：蓄電池、電感器、超級電容器、常規電容器及NPC三電平逆變器，其中，

所述電感器與蓄電池串聯連接形成第一支路，蓄電池的正極通過電感器連接至直流母線；

所述超級電容器與常規電容器串聯連接形成第二支路，與所述第一支路并聯連接，且滿足CV-C_uV_u≠0，其中，C為常規電容器容量，V為常規電容器電壓，C_u為超級電容器容量，V_u為超級電容器電壓；

所述NPC三電平逆變器與所述第二支路并聯連接，且所述NPC三電平逆變器中包括：第一開關管、第二開關管、第三開關管、第四開關管、第一二極管及第二二極管，其中，

第一開關管的集電極與超級電容器的第一端連接、發射極與第二開關管的集電極連接，第二開關管的發射極與第三開關管的集電極連接，第三開關管的發射極與第四開關管的集電極連接，第四開關管的發射極與常規電容器的第二端連接，常規電容器的第一端與超級電容器的第二端連接，超級電容器的第一端與電感器連接，第一二極管的正極分別與第二二極管的負極和超級電容器的第二端連接、負極與第一開關管的發射極連接，第二二極管的正極與第三開關管的發射極連接，第一開關管、第二開關管、第三開關管及第四開關管的基極為開關管控制端、與外界控制信號連接，第二開關管的發射極作為NPC三電平逆變器的輸出端；

所述蓄電池等效為理想電壓源與等效電阻串聯，所述車載高集成度混合電源的數學模型為：

V_DC＝V_u+V

其中，V_b為蓄電池中理想電壓源電壓，r_b為蓄電池中等效電阻阻值，i_b為蓄電池輸出電流，L為電感器的電感量，V_DC為直流母線電壓，i_H為NPC三電平逆變器中第一開關管集電極輸入電流，i_L為NPC三電平逆變器中第四開關管發射極輸出電流；

在管理模塊中，由預先根據電機轉速設定的電容器能量分量E_DC，通過PI調節器R_E得到蓄電池電流參考值

其中，為蓄電池輸出功率的參考值；

所述PI調節器R_E為：

P_b＝V_DCi_b

P_p＝V_DCi_p

其中，P_b為蓄電池輸出功率，P_p為電容器功率，

2.如權利要求1所述的車載高集成度混合電源能量管理與控制系統，其特征在于，在控制模塊中：

通過PI調節器R_b得到直流母線電壓參考值所述PI調節器R_b為：

通過PI調節器R_v得到直流母線電流參考值所述PI調節器R_v為：

其中，C_DC為直流母線等效電容，i_DC為直流母線等效電流。