电动汽车混合电池驱动系统技术方案

一种电动汽车混合电池驱动系统，属于电动汽车的电力驱动系统，解决现有太阳能电池和蓄电池组合的混合动力源输出负载功率固定、且其中太阳能电池输出功率不稳定的问题。本发明专利技术包括第一蓄电池、车载充电系统、第一直流变换器、第二蓄电池、第二直流变换器、太阳能电池组、第三直流变换器、永磁同步电机、驱动控制器、车况反馈器和发动机控制单元。本发明专利技术可以根据负载功率的需求，自动调节太阳能电池组和蓄电池组输出功率，当太阳能电池组输出功率不足时，自动启用蓄电池组供电，实现了输出功率的最优配合，解决了现有太阳能电池和蓄电池组合的混合动力源输出负载功率固定、且其中太阳能电池输出功率不稳定的问题，以适应电动汽车供电需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电动汽车的电力驱动系统，特别涉及一种电动汽车混合电池驱动系统。
技术介绍
由于燃料资源的日益紧缺，以及汽车的排放污染，节能环保的电动汽车成为新能源汽车未来的发展趋势。以内燃机和蓄电池组合的混合动力源的混合动力汽车，属于“节能汽车”的范畴。这种方案虽然对环境和节能有所改善，但仍然不能摆脱对燃料资源的依赖和对环境的破坏。以蓄电池单独作为动力源的蓄电池纯电动汽车，目前已经取得了很大的进展，但 受制于蓄电池体积和容量的限制，每充电一次能够行驶的路程有限，在使用时很不方便；并且蓄电池的反复充放电，对其寿命有着极大地影响。太阳能电池和蓄电池组合的混合动力源在光伏发电、太阳能路灯等领域都用一定应用，但现行太阳能电池和蓄电池组合的混合动力源方案不能胜任电动汽车上的应用，主要存在两个问题现行太阳能电池和蓄电池组合方案在光伏发电和太阳能路灯等应用中，一方面，其负载可以视为固定负载，具有输出的混合功率基本不变的特点。而在电动汽车领域中，牵引电机的所需功率随着车况的不同随时变化、车上的其他负载随使用的不同阶跃变化。另一方面，太阳能电池基本处于静止状态，所以只用考虑太阳能按时间和天气变化产生的功率变化。而搭载在汽车上的太阳能电池由于汽车的高速行驶，其位置不断变化从而导致其输出功率的不稳定性大大增加。
技术实现思路
本专利技术提供一种电动汽车混合电池驱动系统，解决现有太阳能电池和蓄电池组合的混合动力源输出负载功率固定、且其中太阳能电池输出功率不稳定的问题，以适应电动汽车供电需要。本专利技术的一种电动汽车混合电池驱动系统，包括第一蓄电池、车载充电系统、第一直流变换器、第二蓄电池、第二直流变换器、太阳能电池组、第三直流变换器、永磁同步电机、驱动控制器、车况反馈器和发动机控制单元(ECU)；所述第一、第二、第三直流变换器，各自包括直流升降压电路和微处理器，并具有低压直流接口、高压直流接口和通讯接口 ；所述第一蓄电池具有充电端和充放电端，第一蓄电池充电端通过电缆连接车载充电系统低压直流接口，第一蓄电池充放电端通过电缆连接第一直流变换器低压直流接口 ；第一直流变换器高压直流接口连接高压直流母线，车载充电系统高压交流接口连接电网； 所述第二蓄电池充电端通过电缆连接第二直流变换器低压直流接口，第二直流变换器高压直流接口连接高压直流母线，第二蓄电池放电端通过低压直流母线分别与第一直流变换器、第二直流变换器、第三直流变换器、太阳能电池组、车载充电系统、驱动控制器、车况反馈器和发动机控制单元的电源接口连接，作为它们的供电电源；所述太阳能电池组放电端通过电缆连接第三直流变换器低压直流接口，太阳能电池组放电端的电压和电流信号通过第三直流变换器的微处理器进行A/D转换，成为相应的电压和电流数字信号，送到通讯接口，第三直流变换器高压直流接口连接高压直流母线；所述驱动控制器高压直流接口连接高压直流母线，驱动控制器高压交流接口通过电缆连接永磁同步电机； 所述车况反馈器通讯接口、发动机控制单元通讯接口、第一直流变换器通讯接口、第二直流变换器通讯接口、第三直流变换器通讯接口、驱动控制器通讯接口和车载充电系统的通讯接口分别与CAN总线连接；其特征在于A.所述车况反馈器由具有I/O接口和通讯接口的信号处理器构成，信号处理器通过I/O接口采集分布在车身上的曲轴转速、轮轴位置、车速、车重、永磁同步电机转速、永磁同步电机转矩、方向盘位置、档位、油门位置和刹车位置的信号以及第二蓄电池放电端电压和电流信号，进行A/D转换、滤波、整型、放大处理后得到车速、车重、永磁同步电机转矩、档位、油门位置以及刹车位置的数字信号以及第二蓄电池放电端电压和电流的数字信号，通过通讯接口发送到CAN总线，由发动机控制单元(ECT)接收；B.所述发动机控制单元(ECT)由CPU、数据存储器和通讯接口构成，通过通讯接口和CAN总线进行数据交换，CPU进行下述操作BI.计算永磁同步电机实时驱动功率Ptl、永磁同步电机期望驱动功率Pc/ P0 = FV，式中，V为车速的数字信号，牵引力F = T/R，T为永磁同步电机转矩的数字信号，R为电动车车轮半径；P' 0 = F' V'，其中，期望牵引力F' = CiFn牵^Fn制，期望速度V'=V+ (FXtN1+F/ X tN2) /m，式中，Fn牵、FN$lj分别为档位N所对应的最大牵引力和最大制动力，由预先实测永磁同步电机在档位N所对应的最大牵引力和最大制动力存入数据存储器，N =2 5 ; a、P分别为油门位置、刹车位置的数字信号；m为车重的数字信号；tN1为发动机控制单元数据采集、运算和处理时间，tN2为从V调整到V'所需的时间，均根据CPU时钟得到；B2.计算第一蓄电池期望输出功率P/ P' I = PfPcrP3，式中，P2、P3分别为第二蓄电池和太阳能电池组放电端实时功率，根据它们各自放电端的电压数字信号和电流数字信号得到；B3.由通讯接口向 CAN 总线发出 F'、N'、P' i、P2、P3 和 P。'；C.所述第一直流变换器由其通讯接口从CAN总线接收P/，进行下述操作Cl.判断是否P/彡0，是则第一蓄电池为放电状态，进行步骤C2;否则第一蓄电池为充电状态，进行步骤C3 ；C2.采样第一直流变换器高压直流接口的电压信号、电流信号，并对高压直流接口的电压、电流进行比较控制，当高压直流接口的电压大于或小于高压直流母线电压时，通过比例积分调节，使高压直流接口的电压维持不变；C3.采样第一直流变换器低压直流接口的电压、电流，并对低压直流接口的电压、电流进行比较控制，当低压直流接口的电压大于或小于低压直流母线电压时，通过比例积分调节，使低压直流接口的电压维持不变；D.所述第二直流变换器由其通讯接口从CAN总线接收P2,根据实时功率P2采用闭环PWM控制，将第二蓄电池充电端的电压、电流与第二蓄电池放电端的电压、电流进行比较控制，当第二蓄电池充电端电流小于放电端电流时，通过比例积分调节，保证第二蓄电池的充电端和放电端的平衡；E.所述第三直流变换器由其通讯接口从CAN总线接收P3,根据P3对第三直流变换器高压直流接口的电压、电流进行比较控制，当高压直流接口的电压大于或小于高压直流母线电压时，通过比例积分调节，保持高压直流接口的电压不变； F.所述驱动控制器由其通讯接口从CAN总线接收F'、V'、Pc/，进行下述操作Fl.计算永磁同步电机的期望转动角速度co'和期望转矩T'=V' /R，r =F' R ；F2.计算永磁同步电机电流的转矩分量:本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电动汽车混合电池驱动系统,包括第一蓄电池、车载充电系统、第一直流变换器、第二蓄电池、第二直流变换器、太阳能电池组、第三直流变换器、永磁同步电机、驱动控制器、车况反馈器和发动机控制单元； 所述第一、第二、第三直流变换器，各自包括直流升降压电路和微处理器，并具有低压直流接口、高压直流接口和通讯接口 ； 所述第一蓄电池具有充电端和充放电端，第一蓄电池充电端通过电缆连接车载充电系统低压直流接口，第一蓄电池充放电端通过电缆连接第一直流变换器低压直流接口 ；第一直流变换器高压直流接口连接高压直流母线，车载充电系统高压交流接口连接电网； 所述第二蓄电池充电端通过电缆连接第二直流变换器低压直流接口，第二直流变换器高压直流接口连接高压直流母线，第二蓄电池放电端通过低压直流母线分别与第一直流变换器、第二直流变换器、第三直流变换器、太阳能电池组、车载充电系统、驱动控制器、车况反馈器和发动机控制单元的电源接口连接，作为它们的供电电源； 所述太阳能电池组放电端通过电缆连接第三直流变换器低压直流接口，太阳能电池组 放电端的电压和电流信号通过第三直流变换器的微处理器进行A/D转换，成为相应的电压和电流数字信号，送到通讯接口，第三直流变换器高压直流接口连接高压直流母线； 所述驱动控制器高压直流接口连接高压直流母线，驱动控制器高压交流接口通过电缆连接永磁同步电机； 所述车况反馈器通讯接口、发动机控制单元通讯接口、第一直流变换器通讯接口、第二直流变换器通讯接口、第三直流变换器通讯接口、驱动控制器通讯接口和车载充电系统的通讯接口分别与CAN总线连接； 其特征在于 A.所述车况反馈器由具有I/O接口和通讯接口的信号处理器构成，信号处理器通过I/O接口采集分布在车身上的曲轴转速、轮轴位置、车速、车重、永磁同步电机转速、永磁同步电机转矩、方向盘位置、档位、油门位置和刹车位置的信号以及第二蓄电池放电端电压和电流信号，进行A/D转换、滤波、整型、放大处理后得到车速、车重、永磁同步电机转矩、档位、油门位置以及刹车位置的数字信号以及第二蓄电池放电端电压和电流的数字信号，通过通讯接口发送到CAN总线，由发动机控制单元接收； B.所述发动机控制单元由CPU、数据存储器和通讯接口构成，通过通讯接口和CAN总线进行数据交换，CPU进行下述操作 BI.计算永磁同步电机实时驱动功率Ptl、永磁同步电机期望驱动功率Pc/ P0 = FV，式中，V为车速的数字信号，牵引力F = T/R，T为永磁同步电机转矩的数字信号，R为电动车车轮半径； P' q = F' V'，其中，期望牵引力F' = a Fnsp +^Fnsij,期望速度V '=V+ (FXtN1+F/ X tN2) /m，式中，Fn牵、FN$lj分别为档位N所对应的最大牵引力和最大制动力，由预先实测永磁同步电机在档位N所对应的最大牵引力和最大制动力存入数据存储器，N =2 5 ; a、P分别为油门位置、刹车位置的数字信号；m为车重的数字信号；tN1为发动机控制单元数据采集、运算和处理时间，tN2为从V调整到V'所需的时间，均根据CPU时钟得到；B2.计算第一蓄电池期望输出功率P/ P' I = P2+PcrP3，式中，P2、P3分别为第二蓄电池和太阳能电池组放电端实时功率，根据它们各自放电端的电压数字信号和电流数字信号得到； B3.由通讯接口向CAN总线发出F'、...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦忠朝，于克训，马志源，杨萌，潘垣，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：