[發明專利]一種帶啟停功能的鉛酸電池

在審

• 申請號: 202010337424.2
• 申請日: 2020-04-26
• 公開（公告）號: CN111439107A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 梁飛勇
• 申請（專利權）人: 南京電瓶居汽配有限公司
• 主分類號: B60K6/28
• 分類號: B60K6/28;H01M10/42;H01M10/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種帶啟停功能的鉛酸電池，其用于混合動力車輛，所述混合動力車輛包括：內燃機、發電機、離合器、永磁同步電動機、變速箱、車輪、超級電容模塊、帶啟停功能的AGM鉛酸蓄電池組和能量管理系統；其中能量管理系統包括：模糊邏輯監控器、電池組PI控制器和超級電容PI控制器；所述的能量管理系統由兩級組成：第一級由帶啟停功能的AGM鉛酸蓄電池組和兩個超級電容模塊組成,第二級由連接到公共DC總線的三相兩電平電壓源逆變器組成，該逆變器提供額定功率給永磁同步電動機。與傳統的功率管理策略相反，使用PI控制器，根據模糊化輸入來適配大小，增加了動力模塊和電力半導體器件的完美結合和有效控制，迅速穩定整車供電系統，使用的AGM鉛酸蓄電池組內阻設計為比普通的鉛酸電池低一半，CCA值大一倍，瞬間電流釋放能量大，能有效解決普通蓄電池本身的先天不足。

技術領域

本發明涉及一種帶啟停功能的鉛酸電池，其適用于混合動力車輛。

背景技術

目前整個鉛酸電池行業的發展面臨著很多壓力，譬如來自鋰電池等其他可替代方案的沖擊。而在應用端，特別是汽車和儲能行業，對改善動態充電接受能力、輕量化、減少電解液損耗和提升循環壽命都提出了越來越高的要求。但是一些新興的應用如汽車啟停技術和儲能也給鉛酸行業帶來了新的機遇。

其中，針對汽車啟停電池，在維持4～5年的壽命并保障正常冷啟動和低失水的前提下，將動態充電接受能力至少提高到目前2～3倍的水平，顯得尤為迫切。同時，在各個國家嚴格控制二氧化碳的大環境下，混合動力車輛可能會迎來快速增長，而這類應用會要求電池滿足更高的動態充電接受能力。

此外，鉛酸電池未來可能作為備用電源被應用到純電動汽車里。當引擎停止工作且車內的鋰電池斷開或在低溫下運行不良時，備用鉛酸電池就可以發揮作用，從而保障安全出行。在這種應用中，電池的低溫性能和體積就顯得尤為重要。

雖然鉛酸電池在初始成本比較中有優勢，但如果不能顯著提升其使用壽命，鋰電方案的總體成本將可能更勝一籌。因此，提高鉛酸電池的動態充電接受能力和循環壽命，以滿足新興應用領域對鉛酸電池的需求，是目前亟待解決的技術問題。許多將鉛酸電池作為主要來源和將超級電容作為輔助來源組合的車輛混合能量存儲系統以便實現車輛的快速加速和減速，但如何分配兩個能量來源之間的功率是目前亟待解決的問題。

發明內容

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：一種帶啟停功能的鉛酸電池，其用于混合動力車輛，所述混合動力車輛包括：內燃機、發電機、離合器、永磁同步電動機、變速箱、車輪、超級電容模塊、帶啟停功能的AGM鉛酸蓄電池組和能量管理系統；

能量管理系統包括：模糊邏輯監控器、電池組PI控制器和超級電容PI控制器；

所述的能量管理系統由兩級組成：第一級由AGM鉛酸蓄電池組和兩個超級電容模塊組成，電池組經由兩相DC-DC交錯式降壓-升壓轉換器和第一雙向斬波器連接到公共DC總線，超級電容器模塊經由DC-DC雙向轉換器和第二雙向斬波器連接到公共DC總線；

兩相DC-DC交錯式降壓-升壓轉換器和第一雙向斬波器之間設置電池組PI控制器，DC-DC雙向轉換器和第一雙向斬波器之間設置超級電容PI控制器，模糊邏輯監控器基于接收的接收公共DC總線的電池組電壓信號、超級電容電壓信號以及永磁電動機的電流信號，分別發送參考電池功率值和參考電容功率值給電池組PI控制器和超級電容PI控制器，

第二級由連接到公共DC總線的三相兩電平電壓源逆變器組成，該逆變器提供額定功率給永磁同步電動機。

其中，AGM鉛酸蓄電池組的兩個串聯的AGM鉛酸蓄電池構成；AGM鉛酸蓄電池組和兩相DC-DC交錯式降壓-升壓轉換器的計算模型為：