一种主动复合电源功率分配装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种主动复合电源功率分配装置，包括蓄电池、第一及第二单向DC/DC转换器、可控开关管、超级电容器、逆变器、电动机、SOC估算模块、信号采样模块、第一及第二控制模块、第一至第三驱动模块；超级电容器、可控开关管及逆变器串接成第一回路；超级电容器依序通过第二单向DC/DC转换器、蓄电池、第一单向DC/DC转换器与逆变器串接；逆变器还连接电动机；可控开关管还通过第三驱动模块连接第二控制模块；第一及第二单向DC/DC转换器分别通过第一及第二驱动模块与第一控制模块相连；第一控制模块还通过信号采样模块连接电动机，通过SOC估算模块分别连接蓄电池及超级电容器。实施本实用新型专利技术，成本低、控制策略更加简便，传输效率更高。

【技术实现步骤摘要】
一种主动复合电源功率分配装置
本技术涉及电动汽车
，尤其涉及一种主动复合电源功率分配装置。
技术介绍
蓄电池能量存储系统的功率密度较低，不能满足汽车在启动、加速和爬坡时的高功率密度需求。针对这一问题，有学者提出设计一个超大的蓄电池，通过增加蓄电池的大小来满足高功率密度的需求，但是这样成本必然会提高，并造成了蓄电池的容量浪费以及体积过于庞大等问题。另外，当汽车处于再生制动状态时，蓄电池不能快速回收再生制动能量，从而导致了能源的浪费。因此，有必要增加超级电容器辅助储能系统来满足混合动力汽车的高功率密度需求。目前，在电动汽车中通过增加超级电容器来辅助储能系统所形成的复合电源结构有以下几种：(一)被动式结构，该结构主要是将蓄电池和超级电容器直接并联在直流母线上，但是不仅因结构单一、功率分配不灵活而造成大量超级电容器的容量被闲置浪费，而且还会无法有效地回收再生制动产生能量；(二)半主动式结构，该结构包含一个DC/DC转换器，但是该结构控制不够灵活，而且整体效率偏低；(三)全主动式结构，该结构包含两个DC/DC转换器，功能全面，但是结构较为复杂，效率低且成本高。例如，公布号为CN106364341A、名称为一种电动汽车的多模式切换复合电源拓扑结构及控制方法的专利技术专利，包括第一稳压电容、第二稳压电容、电池组、超级电容、电机逆变器、电压和电流采集电路以及ARM控制器；其中，第一储能电感、第一MOS管、第四二极管组成主升压电路；第二储能电感、第二MOS管、第三二极管组成辅助升降压电路；控制器根据电动汽车的实际需求功率控制MOS管的导通或断开，实现主升压电路和辅助升降压电路的切换工作或组合工作；输出时选择超级电容最优升压工作模式或行车充电模式；制动时优先采用超级电容单独回收能量。但是，该专利技术有以下缺点：由于二极管D5不能自主关断，导致汽车行驶的所有模式都有蓄电池对逆变器的直接供电，当蓄电池经过一定时间放电后电压会逐渐减小，不能稳定的对逆变器供电，对电机造成损害，减少电机的使用寿命，同时超级电容器对逆变器供电和进行能量回收时会经过DC/DC转换器导致效率低下，尤其是蓄电池的能量回收经过两次DC/DC转换器使得能量回收时的效率大大降低。
技术实现思路
本技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种主动复合电源功率分配装置，采用单向DC/DC转换器代替原有传统的双向DC/DC转换器，具有成本更低、控制策略更加简便，超级电容器的传输效率更高等特点。为了解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种主动复合电源功率分配装置，包括蓄电池、第一单向DC/DC转换器、可控开关管、超级电容器、第二单向DC/DC转换器、逆变器、电动机、SOC估算模块、信号采样模块、第一控制模块、第二控制模块、第一驱动模块、第二驱动模块以及第三驱动模块；其中，所述超级电容器、可控开关管及逆变器串接成连通的第一回路；所述超级电容器还依序通过所述第二单向DC/DC转换器、蓄电池、第一单向DC/DC转换器与所述逆变器串接在一起；所述逆变器还直接与所述电动机相连；所述可控开关管还通过所述第三驱动模块与所述第二控制模块相连，并由所述第二控制模块控制驱动所述第三驱动模块来实现导通或关断；所述第一单向DC/DC转换器还通过所述第一驱动模块与所述第一控制模块的第一端相连，并由所述第一控制模块控制驱动所述第一驱动模块来实现导通或关断；所述第二单向DC/DC转换器还通过所述第二驱动模块与所述第一控制模块的第二端相连，并由所述第一控制模块控制驱动所述第二驱动模块来实现导通或关断；所述第一控制模块的第三端与所述信号采样模块相连并通过所述信号采样模块与所述电动机相连，第四端与所述SOC估算模块相连并通过所述SOC估算模块分别与所述蓄电池及所述超级电容器相连。其中，所述第一单向DC/DC转换器包括第一MOS管，第一二极管和第一电感；其中，所述第一二极管、第一MOS管及逆变器串接成连通的第二回路，且所述第一二极管的负极及所述第一MOS管的源极分别连接在所述逆变器上；所述第一电感的一端连接在所述第一二极管的正极与所述第一MOS管的漏极形成的连接处，另一端与所述蓄电池的正极相连；所述第一MOS管的源极还与所述蓄电池的负极相连、栅极与所述第一驱动模块相连。其中，所述第二单向DC/DC转换器包括第二MOS管，第二二极管和第二电感；其中，所述第二二极管、第二电感及超级电容器串接成连通的第三回路，且所述第二二极管的正极及所述第二电感的一端分别连接在所述超级电容器上；所述第二MOS管的源极连接在所述第二二极管的负极与所述第二电感的另一端形成的连接处，漏极与所述蓄电池的正极相连，栅极与所述第二驱动模块相连；所述第二二极管的正极还与所述蓄电池的负极相连。其中，当所述第一驱动模块驱动所述第一单向DC/DC转换器工作为BOOST电路，所述第二驱动模块关断所述第二单向DC/DC转换器工作，以及所述第三驱动模块关断所述可控开关管导通时，所述蓄电池通过所述逆变器给所述电动机供电。其中，当所述第一驱动模块关断所述第一单向DC/DC转换器工作，所述第二驱动模块关断所述第二单向DC/DC转换器工作，以及所述第三驱动模块驱动所述可控开关管导通时，所述超级电容器通过所述逆变器给所述电动机供电。其中，当所述第一驱动模块驱动所述第一单向DC/DC转换器工作为BOOST电路，所述第二驱动模块关断所述第二单向DC/DC转换器工作，以及所述第三驱动模块驱动所述可控开关管导通时，所述超级电容器及所述蓄电池同时通过所述逆变器给所述电动机供电。其中，当所述第一驱动模块关断所述第一单向DC/DC转换器工作，所述第二驱动模块驱动所述第二单向DC/DC转换器工作为BUCK模式，以及所述第三驱动模块关断所述可控开关管导通时，所述蓄电池通过所述第二单向DC/DC转换器给所述超级电容器充电。其中，当所述第一驱动模块驱动所述第一单向DC/DC转换器工作为BOOST电路，所述第二驱动模块驱动所述第二单向DC/DC转换器工作为BUCK模式，以及所述第三驱动模块关断所述可控开关管导通时，所述蓄电池通过所述第二单向DC/DC转换器给所述超级电容器充电，以及同时通过所述第一单向DC/DC转换器及所述逆变器给所述电动机供电。其中，当所述第一驱动模块关断所述第一单向DC/DC转换器工作，所述第二驱动模块关断所述第二单向DC/DC转换器工作，以及所述第三驱动模块驱动所述可控开关管导通时，所述电动机制动给所述超级电容器供电。其中，所述可控开关管为第三MOS管；其中，所述第三MOS管的漏极与所述超级电容器相连，源极与所述逆变器相连，栅极与所述第三驱动模块相连。实施本技术实施例，具有如下有益效果：本技术设计合理,整个系统灵活性强。相比传统的被动式，半主动式。该方法具有更灵活的可控性，提升了能量传输效率。相比经典的全主动式，该方法的成本更低，控制策略更加简便，超级电容器的传输效率更高附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动复合电源功率分配装置，其特征在于，包括蓄电池、第一单向DC/DC转换器、可控开关管、超级电容器、第二单向DC/DC转换器、逆变器、电动机、SOC估算模块、信号采样模块、第一控制模块、第二控制模块、第一驱动模块、第二驱动模块以及第三驱动模块；其中，所述超级电容器、可控开关管及逆变器串接成连通的第一回路；所述超级电容器还依序通过所述第二单向DC/DC转换器、蓄电池、第一单向DC/DC转换器与所述逆变器串接在一起；所述逆变器还直接与所述电动机相连；所述可控开关管还通过所述第三驱动模块与所述第二控制模块相连，并由所述第二控制模块控制驱动所述第三驱动模块来实现导通或关断；所述第一单向DC/DC转换器还通过所述第一驱动模块与所述第一控制模块的第一端相连，并由所述第一控制模块控制驱动所述第一驱动模块来实现导通或关断；所述第二单向DC/DC转换器还通过所述第二驱动模块与所述第一控制模块的第二端相连，并由所述第一控制模块控制驱动所述第二驱动模块来实现导通或关断；所述第一控制模块的第三端与所述信号采样模块相连并通过所述信号采样模块与所述电动机相连，第四端与所述SOC估算模块相连并通过所述SOC估算模块分别与所述蓄电池及所述超级电容器相连。...

【技术特征摘要】
1.一种主动复合电源功率分配装置，其特征在于，包括蓄电池、第一单向DC/DC转换器、可控开关管、超级电容器、第二单向DC/DC转换器、逆变器、电动机、SOC估算模块、信号采样模块、第一控制模块、第二控制模块、第一驱动模块、第二驱动模块以及第三驱动模块；其中，所述超级电容器、可控开关管及逆变器串接成连通的第一回路；所述超级电容器还依序通过所述第二单向DC/DC转换器、蓄电池、第一单向DC/DC转换器与所述逆变器串接在一起；所述逆变器还直接与所述电动机相连；所述可控开关管还通过所述第三驱动模块与所述第二控制模块相连，并由所述第二控制模块控制驱动所述第三驱动模块来实现导通或关断；所述第一单向DC/DC转换器还通过所述第一驱动模块与所述第一控制模块的第一端相连，并由所述第一控制模块控制驱动所述第一驱动模块来实现导通或关断；所述第二单向DC/DC转换器还通过所述第二驱动模块与所述第一控制模块的第二端相连，并由所述第一控制模块控制驱动所述第二驱动模块来实现导通或关断；所述第一控制模块的第三端与所述信号采样模块相连并通过所述信号采样模块与所述电动机相连，第四端与所述SOC估算模块相连并通过所述SOC估算模块分别与所述蓄电池及所述超级电容器相连。2.如权利要求1所述的主动复合电源功率分配装置，其特征在于，所述第一单向DC/DC转换器包括第一MOS管，第一二极管和第一电感；其中，所述第一二极管、第一MOS管及逆变器串接成连通的第二回路，且所述第一二极管的负极及所述第一MOS管的源极分别连接在所述逆变器上；所述第一电感的一端连接在所述第一二极管的正极与所述第一MOS管的漏极形成的连接处，另一端与所述蓄电池的正极相连；所述第一MOS管的源极还与所述蓄电池的负极相连、栅极与所述第一驱动模块相连。3.如权利要求1所述的主动复合电源功率分配装置，其特征在于，所述第二单向DC/DC转换器包括第二MOS管，第二二极管和第二电感；其中，所述第二二极管、第二电感及超级电容器串接成连通的第三回路，且所述第二二极管的正极及所述第二电感的一端分别连接在所述超级电容器上；所述第二MOS管的源极连接在所述第二二极管的负极与所述第二电感的另一端形成的连接处，漏极与所述蓄电池的正极相连，栅极与所述第二驱动模块相连；所述第二二极管的正极还与所述蓄电池的负极相连。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：余懿衡，钱祥忠，夏克刚，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：新型
国别省市：浙江,33