详情

原文传递一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统及其控制方法

专利名称：	一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统，包括超级电容组(1)、双向DC/DC变换器(2)、蓄电池组(3)、功率二极管(4)、功率开关管(5)和复合储能系统控制器(6)。本发明还公开了该复合储能系统的控制方法。本发明将超级电容组直接并联至直流母线侧，最大限度地发挥超级电容的储能潜力，使蓄电池组免受供电负载暂态高频分量的损伤，同时双向DC/DC变换器只需承担蓄电池提供的供电负载的稳态低频分量，成本和体积均大大下降，效率提升。本发明的控制方法将纯电动汽车的运行划分为六个控制模式，在不同模式下采取不同的控制策略，全面契合了纯电动汽车的驱动需求，尤其对在野外等恶劣路况下工作的特种车辆的驱动有显著优势。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	华中科技大学
发明人：	李健;李勇;马一鸣;张鸿淇;肖天正;王浩琢
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910143388.3
公开号：	CN109910641A
代理机构：	武汉东喻专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	王福新
分类号：	B60L50/40(2019.01);B;B60;B60L;B60L50
申请人地址：	430074 湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号
主权项：	1.一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统，其特征在于，包括超级电容组(1)、双向DC/DC变换器(2)、蓄电池组(3)、功率二极管(4)、功率开关管(5)和复合储能系统控制器(6)；其中，所述功率二极管(4)与功率开关管(5)串联后并联在所述双向DC/DC变换器(2)两侧，所述功率开关管(5)的漏极连接所述蓄电池组(3)正极，所述功率开关管(5)的源极连接所述功率二极管(4)的阳极，所述功率二极管(4)的阴极连接所述超级电容组(1)的正极，且所述超级电容组(1)与蓄电池组(3)不共地设置；所述双向DC/DC变换器(2)采用隔离型升降压拓扑，所述功率开关管(5)、双向DC/DC变换器(2)均由所述复合储能系统控制器(6)协调控制工作。 2.根据权利要求1所述的一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统，其特征在于，还包括电流测量装置(7)和电压测量装置(12)；其中，所述电流测量装置(7)和电压测量装置(12)一端分别设于直流侧母线(8)上，另一端分别与所述复合储能系统控制器(6)连接，用于实时监测所述直流侧母线(8)的电流和电压信号，并将其传输给复合储能系统控制器(6)。 3.一种如权利要求1或2所述的用于纯电动汽车的高效复合储能系统的控制方法，其特征在于，依据所述电流测量装置(7)测得的电流划分为低速模式、高速模式、越障模式I、越障模式II、回馈制动模式及启动模式六种控制模式；其中，所述低速模式为车辆平稳运行在低速区的控制模式；所述高速模式为车辆平稳运行在高速区的控制模式；所述越障模式I为车辆正常运行遇到低矮障碍时的控制模式；所述越障模式II为车辆遇到高度较高的连续障碍或者车轮陷入深凹陷处时的控制模式；所述回馈制动模式为车辆在减速时电机向复合储能系统回馈电能的控制模式；所述启动模式为车辆正常启动的控制模式。 4.根据权利要求3所述的一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统的控制方法，其特征在于，所述低速模式的控制方法包括如下步骤： S31:车辆低速行驶时，供电负载以稳态低频分量为主，电流对蓄电池组(3)的冲击并不大，使用蓄电池组(3)通过双向DC/DC变换器(2)单独向负载供电； S32:双向DC/DC变换器(2)工作在升压模式，控制策略为恒压控制，以维持直流侧母线(8)的电压，保证超级电容组(1)有足够的能量。 5.根据权利要求3所述的一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统的控制方法，其特征在于，所述高速模式的控制方法包括如下步骤： S41:车辆高速行驶时，供电负载所需功率相对低速模式较大，仍然以稳态低频分量为主，复合储能系统控制器(6)控制双向DC/DC变换器(2)工作在恒压模式，超级电容组(1)开始向负载供电； S42:双向DC/DC变换器(2)参与直流侧母线(8)电压的控制。 6.根据权利要求3所述的一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统的控制方法，其特征在于，所述越障模式I的控制方法包括如下步骤： S51:由复合储能系统控制器(6)控制双向DC/DC变换器(2)关闭，由超级电容组(1)单独承担暂态高频电流； S52:当障碍被越过，直流侧母线(8)电压下降至低于蓄电池组(3)电压时，蓄电池组通过功率开关管(5)和功率二极管(4)支路参与供电。 7.根据权利要求3所述的一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统的控制方法，其特征在于，所述越障模式II的控制方法包括如下步骤： S61:由超级电容组(1)继续单独向负载供电，以充分利用超级电容的储能，提升电机的过载能力； S62:车辆脱困以后，直流侧母线(8)电压上升，控制双向DC/DC变换器(2)工作在降压模式，采用恒流控制策略，让蓄电池组通过双向DC/DC变换器(2)向供电负载提供稳态低频电流。 8.根据权利要求3所述的一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统的控制方法，其特征在于，所述回馈制动模式的控制方法包括如下步骤： S71:超级电容组(1)未充满电的情况下，电机(10)工作在回馈制动模式，产生制动回馈能量，给超级电容组(1)快速充电，使直流侧母线(8)电压回升； S72:当车辆处于制动中后期或者深度制动时，直流侧母线(8)电压已经上升至超级电容组(1)的额定电压值，此时复合储能系统控制器控制双向DC/DC变换器(2)工作在充电模式，对蓄电池组(1)进行充电。 9.根据权利要求3所述的一种用于纯电动汽车的高效复合储能系统的控制方法，其特征在于，所述启动模式的控制方法包括如下步骤： S81:由复合储能系统控制器(6)开通功率开关管(5)，同时控制双向DC/DC变换器(2)关闭，使直流侧母线(8)电压在下降至蓄电池组(3)电压的过程中单独承担启动负载的暂态高频分量； S82:蓄电池组(3)通过功率开关管(5)和功率二极管(4)支路向负载提供稳态低频分量。
所属类别：	发明专利