[发明专利]一种混合动力能量存储系统及其控制方法、混合动力汽车

说明书

本发明公开了一种混合动力能量存储系统及其控制方法、混合动力汽车，所述系统包括：电池模块、超级电容器模块和双三相同步电机；电池模块与双三相同步电机的ABC绕组相连，超级电容器模块与双三相同步电机的UVW绕组相连；其中，电池模块包括：燃料电池、锂电池、直流变换器和第一逆变器；锂电池通过直流变换器与燃料电池并联到第一逆变器直流侧；超级电容器模块包括超级电容器与第二逆变器；超级电容器位于第二逆变器的直流侧。本发明利用双三相永磁同步电机减少直流变换器数量，从而提高系统的稳定性，降低参数设计的复杂程度，减小混合动力汽车的体积，与此同时提供很好的电源管理。

技术领域

本发明属于混合动力汽车技术领域，更具体地，涉及一种混合动力能量存储系统及其控制方法、混合动力汽车。

背景技术

随着时代的进步，人们开始关注能源短缺、环境保护等社会发展过程中必须面对的问题。因此混合动力汽车这种新型汽车产业受到了广泛的关注。而混合动力能量存储系统是混合动力汽车中不可或缺的核心部分。混合动力能量存储系统基于蓄电池、超级电容器等各种能量源的优缺点将其进行结合以实现减小功耗、提高效率以及经济性最大化等目的。事实上，经过各个国家和企业多年的开发和研究，混合动力能量存储系统已经广泛应用在混合动力汽车上。

现有的混合动力能量存储系统的拓扑结构包括被动并联HESS结构、半分配HESS结构和完全分配HESS结构。被动并联HESS结构将电池和超级电容并联至直流母线侧，其不能提供很好的电源管理；半分配HESS结构和完全分配HESS结构虽然通过直流变换器实现能量变换，但通常是将燃料电池、锂电池和超级电容器其中的两种或三种装置通过多个直流变换器直接连接至直流母线上，在这种方式下，不同设备之间的相互作用会影响系统的稳定性及参数设计的复杂程度，同时直流变换器数量的增多会导致功率损耗变大，额定功率受到一定的限制，体积与成本也会因此增大。对于混合动力汽车的厂家而言，体积和成本是必须考虑的问题，在设计时应尽可能减少体积与成本。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于解决现有技术无法兼顾很好的电源管理和系统稳定性的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种混合动力能量存储系统，所述系统包括：电池模块、超级电容器模块和双三相同步电机；电池模块与双三相同步电机的ABC绕组相连，超级电容器模块与双三相同步电机的UVW绕组相连；其中，电池模块包括：燃料电池、锂电池、直流变换器和第一逆变器；锂电池通过直流变换器与燃料电池并联到第一逆变器直流侧；超级电容器模块包括：超级电容器与第二逆变器；超级电容器位于第二逆变器的直流侧。

具体地，逆变器为三相逆变器，双三相同步电机为双三相永磁同步电机。

为实现上述目的，第二方面，本发明提供了一种混合动力汽车，所述混合动力汽车采用如上述的混合动力能量存储系统。

为实现上述目的，第三方面，本发明提供了一种上述混合动力能量存储系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

S1.判断双三相同步电机处于加速状态、减速状态还是匀速状态，若电机处于匀速状态或加速状态，进入步骤S2，若电机处于减速状态，进入步骤S5；

S2.判断锂电池电量是否充足，若是，进入步骤S3，否则，进入步骤 S4；

S3.通过ABC绕组直流侧功率判断是燃料电池还是锂电池工作，工作的电池负责向电机提供功率；

S4.通过直流变换器对锂电池的充电功率进行控制，燃料电池向电机提供功率的同时，以锂电池的充电功率向锂电池进行充电，直至锂电池电量达到限值，返回步骤S1；

S5.电机做回馈制动向锂电池充电。

具体地，锂电池SOC30％时，锂电池电量充足。