[發(fā)明專利]車載高集成度混合電源、能量管理與控制系統(tǒng)及其方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910124024.0 | 申請日： | 2019-02-19 |
| 公開（公告）號： | CN109921503B | 公開（公告）日： | 2020-08-25 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王琪;韓曉新;諸一琦;羅印升 | 申請（專利權(quán)）人： | 江蘇理工學(xué)院 |
| 主分類號： | H02J7/34 | 分類號： | H02J7/34;B60L50/60;B60L50/40 |
| 代理公司： | 常州佰業(yè)騰飛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32231 | 代理人： | 孫永智 |
| 地址： | 213001 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 車載 集成度 混合 電源 能量 管理 控制系統(tǒng) 及其 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種車載高集成度混合電源、能量管理與控制系統(tǒng)及其方法，其中，車載高集成度混合電源中包括：蓄電池、電感器、超級電容器、常規(guī)電容器及NPC三電平逆變器，電感器與蓄電池串聯(lián)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；超級電容器與常規(guī)電容器串聯(lián)連接形成第二支路，與第一支路并聯(lián)連接；NPC三電平逆變器與第二支路并聯(lián)連接，NPC三電平逆變器中包括：第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第一二極管及第二二極管。其將超級電容器完全集成在NPC三電平逆變器的直流母線內(nèi)，通過NPC三電平逆變器將蓄電池和超級電容器耦合，以此實現(xiàn)直流母線電壓VDC與電容器(包括超級電容器和常規(guī)電容器)能量分量EDC的解耦。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車載高集成度混合電源及其能量管理控制方法。
背景技術(shù)
目前，混合動力汽車和電動汽車中一般使用蓄電池，如鉛酸電池、鋰離子電池、鈉基電池等作為儲能電源。雖然蓄電池在能量密度方面具備優(yōu)勢，但其功率密度較低，無法滿足電動汽車運行過程中負載的高功率需求。飛輪、超導(dǎo)和超級電容器等儲能電源雖然具備高功率密度特性，能夠在短時間內(nèi)提供較大的功率，但是能量密度較低，無法持續(xù)充放電。可見，單個儲能電源不能同時滿足能量和功率的應(yīng)用需求，是以采用混合儲能技術(shù)使儲能電源同時具備高能量密度和高功率密度成為了一種可行的解決方案。在現(xiàn)有的組合中，由蓄電池和超級電容器組成的混合電源最通用且最具前景，其完美地結(jié)合了蓄電池和超級電容器的儲能特性，滿足電動汽車運行過程中負載的功率需求。
由蓄電池和超級電容器組成的混合電源的拓撲結(jié)構(gòu)可分為被動式結(jié)構(gòu)和主動式結(jié)構(gòu)兩種，其中，被動式結(jié)構(gòu)混合電源中蓄電池和超級電容器直接并聯(lián)，雖然其結(jié)構(gòu)簡單且易于實現(xiàn)，但是靈活性和能量管理性能較差。主動式結(jié)構(gòu)混合電源包括半主動結(jié)構(gòu)和全主動式結(jié)構(gòu)，其中，半主動結(jié)構(gòu)混合電源中包括1個與超級電容器串聯(lián)連接的DC/DC變換器，全主動結(jié)構(gòu)混合電源中包括分別與蓄電池和超級電容器串聯(lián)連接的2個DC/DC變換器，雖然隨著DC/DC變換器數(shù)量的增加，能量管理性能得到增強，但是系統(tǒng)的復(fù)雜性、成本和重量也隨之提高。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種車載高集成度混合電源、能量管理與控制系統(tǒng)及其方法，有效解決了現(xiàn)有混合電源管理與控制系統(tǒng)復(fù)雜、成本較高等技術(shù)問題。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種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(guī)電容器及NPC(Neutral-Point-Clamped，中點箝位)三電平逆變器，其中，
所述電感器與蓄電池串聯(lián)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(guī)電容器串聯(lián)連接形成第二支路，與所述第一支路并聯(lián)連接，且滿足CV-CuVu≠0，其中，C為常規(guī)電容器容量，V為常規(guī)電容器電壓，Cu為超級電容器容量，Vu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(lián)連接，且所述NPC三電平逆變器中包括：第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第一二極管及第二二極管，其中，
第一開關(guān)管的集電極與超級電容器的第一端連接、發(fā)射極與第二開關(guān)管的集電極連接，第二開關(guān)管的發(fā)射極與第三開關(guān)管的集電極連接，第三開關(guān)管的發(fā)射極與第四開關(guān)管的集電極連接，第四開關(guān)管的發(fā)射極與常規(guī)電容器的第二端連接，常規(guī)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(guān)管的發(fā)射極連接，第二二極管的正極與第三開關(guān)管的發(fā)射極連接，第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、第三開關(guān)管及第四開關(guān)管的基極為開關(guān)管控制端、與外界控制信號連接，第二開關(guān)管的發(fā)射極作為NPC三電平逆變器的輸出端。
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