電動汽車混合電池驅動系統技術方案

一種電動汽車混合電池驅動系統，屬于電動汽車的電力驅動系統，解決現有太陽能電池和蓄電池組合的混合動力源輸出負載功率固定、且其中太陽能電池輸出功率不穩定的問題。本實用新型專利技術包括第一蓄電池、車載充電系統、第一直流變換器、第二蓄電池、第二直流變換器、太陽能電池組、第三直流變換器、永磁同步電機、驅動控制器、車況反饋器和發動機控制單元。本實用新型專利技術可以根據負載功率的需求，自動調節太陽能電池組和蓄電池組輸出功率，當太陽能電池組輸出功率不足時，自動啟用蓄電池組供電，實現了輸出功率的最優配合，解決了現有太陽能電池和蓄電池組合的混合動力源輸出負載功率固定、且其中太陽能電池輸出功率不穩定的問題，以適應電動汽車供電需要。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于電動汽車的電力驅動系統，特別涉及一種電動汽車混合電池驅動系統。
技術介紹
由于燃料資源的日益緊缺，以及汽車的排放污染，節能環保的電動汽車成為新能源汽車未來的發展趨勢。以內燃機和蓄電池組合的混合動力源的混合動力汽車，屬于“節能汽車”的范疇。這種方案雖然對環境和節能有所改善，但仍然不能擺脫對燃料資源的依賴和對環境的破壞。以蓄電池單獨作為動力源的蓄電池純電動汽車，目前已經取得了很大的進展，但受制于蓄電池體積和容量的限制，每充電一次能夠行駛的路程有限，在使用時很不方便；并且蓄電池的反復充放電，對其壽命有著極大地影響。 太陽能電池和蓄電池組合的混合動力源在光伏發電、太陽能路燈等領域都用一定應用，但現行太陽能電池和蓄電池組合的混合動力源方案不能勝任電動汽車上的應用，主要存在兩個問題現行太陽能電池和蓄電池組合方案在光伏發電和太陽能路燈等應用中，一方面，其負載可以視為固定負載，具有輸出的混合功率基本不變的特點。而在電動汽車領域中，牽引電機的所需功率隨著車況的不同隨時變化、車上的其他負載隨使用的不同階躍變化。另一方面，太陽能電池基本處于靜止狀態，所以只用考慮太陽能按時間和天氣變化產生的功率變化。而搭載在汽車上的太陽能電池由于汽車的高速行駛，其位置不斷變化從而導致其輸出功率的不穩定性大大增加。
技術實現思路
本技術提供一種電動汽車混合電池驅動系統，解決現有太陽能電池和蓄電池組合的混合動力源輸出負載功率固定、且其中太陽能電池輸出功率不穩定的問題，以適應電動汽車供電需要。本技術的一種電動汽車混合電池驅動系統，包括第一蓄電池、車載充電系統、第一直流變換器、第二蓄電池、第二直流變換器、太陽能電池組、第三直流變換器、永磁同步電機、驅動控制器、車況反饋器和發動機控制單元(ECU)；所述第一、第二、第三直流變換器，各自包括直流升降壓電路和微處理器，并具有低壓直流接口、高壓直流接口和通訊接口 ；所述第一蓄電池具有充電端和充放電端，第一蓄電池充電端通過電纜連接車載充電系統低壓直流接口，第一蓄電池充放電端通過電纜連接第一直流變換器低壓直流接口 ；第一直流變換器高壓直流接口連接高壓直流母線，車載充電系統高壓交流接口連接電網； 所述第二蓄電池充電端通過電纜連接第二直流變換器低壓直流接口，第二直流變換器高壓直流接口連接高壓直流母線，第二蓄電池放電端通過低壓直流母線分別與第一直流變換器、第二直流變換器、第三直流變換器、太陽能電池組、車載充電系統、驅動控制器、車況反饋器和發動機控制單元的電源接口連接，作為它們的供電電源；所述太陽能電池組放電端通過電纜連接第三直流變換器低壓直流接口，太陽能電池組放電端的電壓和電流信號通過第三直流變換器的微處理器進行A/D轉換，成為相應的電壓和電流數字信號，送到通訊接口，第三直流變換器高壓直流接口連接高壓直流母線；所述驅動控制器高壓直流接口連接高壓直流母線，驅動控制器高壓交流接口通過電纜連接永磁同步電機；所述車況反饋器通訊接口、發動機控制單元通訊接口、第一直流變換器通訊接口、第二直流變換器通訊接口、第三直流變換器通訊接口、驅動控制器通訊接口和車載充電系統的通訊接口分別與CAN總線連接；其特征在于·A.所述車況反饋器由具有I/O接口和通訊接口的信號處理器構成，信號處理器通過I/o接口采集分布在車身上的曲軸轉速、輪軸位置、車速、車重、永磁同步電機轉速、永磁同步電機轉矩、方向盤位置、擋位、油門位置和剎車位置的信號以及第二蓄電池放電端電壓和電流信號，進行A/D轉換、濾波、整型、放大處理后得到車速、車重、永磁同步電機轉矩、擋位、油門位置以及剎車位置的數字信號以及第二蓄電池放電端電壓和電流的數字信號，通過通訊接口發送到CAN總線，由發動機控制單元(ECT)接收；B.所述發動機控制單元(ECT)由CPU、數據存儲器和通訊接口構成，通過通訊接口和CAN總線進行數據交換，CPU進行下述操作BI.計算永磁同步電機實時驅動功率Ptl、永磁同步電機期望驅動功率Pc/ P0 = FV，式中，V為車速的數字信號，牽引力F = T/R，T為永磁同步電機轉矩的數字信號，R為電動車車輪半徑；Ps^ 二 FVf，其中，期望牽引力F ' = a Fn牽+ β Fn制，期望速度V '=V+ (FX tN1+F' X tN2) /m，式中，Fn牽、FN$lj分別為擋位N所對應的最大牽引力和最大制動力，由預先實測永磁同步電機在擋位N所對應的最大牽引力和最大制動力存入數據存儲器，N =2 5 ; α、β分別為油門位置、剎車位置的數字信號；m為車重的數字信號；tN1為發動機控制單元數據采集、運算和處理時間，tN2為從V調整到V'所需的時間，均根據CPU時鐘得到；B2.計算第一蓄電池期望輸出功率P/ = p2 + P0-P3，式中，P2> P3分別為第二蓄電池和太陽能電池組放電端實時功率，根據它們各自放電端的電壓數字信號和電流數字信號得到；B3.由通訊接口向CAN總線發出F' 'N'、<、Ρ2、Ρ3和P。'；C.所述第一直流變換器由其通訊接口從CAN總線接收P/，進行下述操作Cl.判斷是否P/彡0，是則第一蓄電池為放電狀態，進行步驟C2;否則第一蓄電池為充電狀態，進行步驟C3 ；C2.采樣第一直流變換器高壓直流接口的電壓信號、電流信號，并對高壓直流接口的電壓、電流進行比較控制，當高壓直流接口的電壓大于或小于高壓直流母線電壓時，通過比例積分調節，使高壓直流接口的電壓維持不變；C3.采樣第一直流變換器低壓直流接口的電壓、電流，并對低壓直流接口的電壓、電流進行比較控制，當低壓直流接口的電壓大于或小于低壓直流母線電壓時，通過比例積分調節，使低壓直流接口的電壓維持不變；D.所述第二直流變換器由其通訊接口從CAN總線接收P2,根據實時功率P2采用閉環PWM控制，將第二蓄電池充電端的電壓、電流與第二蓄電池放電端的電壓、電流進行比較控制，當第二蓄電池充電端電流小于放電端電流時，通過比例積分調節，保證第二蓄電池的充電端和放電端的平衡；E.所述第三直流變換器由其通訊接口從CAN總線接收P3,根據P3對第三直流變換器高壓直流接口的電壓、電流進行比較控制，當高壓直流接口的電壓大于或小于高壓直流母線電壓時，通過比例積分調節，保持高壓直流接口的電壓不變；F.所述驅動控制器由其通訊接口從CAN總線接收F'、Ψ、Ρ/，進行下述操作Fl.計算永磁同步電機的期望轉動角速度ω'和期望轉矩T'ω' =V' /R，r =F' R ；F2.計算永磁同步電機電流的轉矩分量:權利要求1.一種電動汽車混合電池驅動系統,包括第一蓄電池、車載充電系統、第一直流變換器、第二蓄電池、第二直流變換器、太陽能電池組、第三直流變換器、永磁同步電機、驅動控制器、車況反饋器和發動機控制單元； 所述第一、第二、第三直流變換器，各自包括直流升降壓電路和微處理器，并具有低壓直流接口、高壓直流接口和通訊接口 ； 所述第一蓄電池具有充電端和充放電端，第一蓄電池充電端通過電纜連接車載充電系統低壓直流接口，第一蓄電池充放電端通過電纜連接第一直流變換器低壓直流接口 ；第一直流變換器高壓直流接口連接高壓直流母線，車載充電系統高壓交流接口連接電網； 所述第二蓄電池充電端通過電纜連接第二直流變換器低壓直流接本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電動汽車混合電池驅動系統，包括第一蓄電池、車載充電系統、第一直流變換器、第二蓄電池、第二直流變換器、太陽能電池組、第三直流變換器、永磁同步電機、驅動控制器、車況反饋器和發動機控制單元；所述第一、第二、第三直流變換器，各自包括直流升降壓電路和微處理器，并具有低壓直流接口、高壓直流接口和通訊接口；所述第一蓄電池具有充電端和充放電端，第一蓄電池充電端通過電纜連接車載充電系統低壓直流接口，第一蓄電池充放電端通過電纜連接第一直流變換器低壓直流接口；第一直流變換器高壓直流接口連接高壓直流母線，車載充電系統高壓交流接口連接電網；所述第二蓄電池充電端通過電纜連接第二直流變換器低壓直流接口，第二直流變換器高壓直流接口連接高壓直流母線，第二蓄電池放電端通過低壓直流母線分別與第一直流變換器、第二直流變換器、第三直流變換器、太陽能電池組、車載充電系統、驅動控制器、車況反饋器和發動機控制單元的電源接口連接，作為它們的供電電源；所述太陽能電池組放電端通過電纜連接第三直流變換器低壓直流接口，太陽能電池組放電端的電壓和電流信號通過第三直流變換器的微處理器進行A/D轉換，成為相應的電壓和電流數字信號，送到通訊接口，第三直流變換器高壓直流接口連接高壓直流母線；所述驅動控制器高壓直流接口連接高壓直流母線，驅動控制器高壓交流接口通過電纜連接永磁同步電機；所述車況反饋器通訊接口、發動機控制單元通訊接口、第一直流變換器通訊接口、第二直流變換器通訊接口、第三直流變換器通訊接口、驅動控制器通訊接口和車載充電系統的通訊接口分別與CAN總線連接；其特征在于：?A.所述車況反饋器由具有I/O接口和通訊接口的信號處理器構成，信號處理器通過I/O接口采集分布在車身上的曲軸轉速、輪軸位置、車速、車重、永磁同步電機轉速、永磁同步電機轉矩、方向盤位置、擋位、油門位置和剎車位置的信號以及第二蓄電池放電端電壓和電流信號，進行A/D轉換、濾波、整型、放大處理后得到車速、車重、永磁同步電機轉矩、擋位、油門位置以及剎車位置的數字信號以及第二蓄電池放電端電壓和電流的數字信號，通過通訊接口發送到CAN總線，由發動機控制單元接收；B.所述發動機控制單元由CPU、數據存儲器和通訊接口構成，通過通訊接口和CAN總線進行數據交換，CPU用于計算永磁同步電機實時驅動功率P0、永磁同步電機期望驅動功率P0′和第一蓄電池期望輸出功率P1′，由通訊接口向CAN總線發出F′、V′、?P2、P3和P0′；P0＝FV，式中，V為車速的數字信號，牽引力F＝T/R，T為永磁同步電機轉矩的數字信號，R為電動車車輪半徑；其中，期望牽引力F′＝αFN牽+βFN制，期望速度V′＝V+(F×tN1+F′×tN2)/m，式中，FN牽、FN制分別為擋位N所對應的最大牽引力和最大制動力，由預先實測永磁同步電機在擋位N所對應的最大牽引力和最大制動力存入數據存儲器，N＝2～5；α、β分別為油門位置、剎車位置的數字信號；m為車重的數字信號；tN1為發動機控制單元數據采集、運算和處理時間，tN2為從V調整到V′所需的時間，均根據CPU時鐘得到；式中，P2、P3分別為第二蓄電池和太陽能電池組放電端實時功率，根據它們各自放電端的電壓數字信號和電流數字信號得到；C.所述第一直流變換器由其通訊接口從CAN總線接收P1′，根據P1′分別對高壓直流接口的電壓、電流和低壓直流接口的電壓、電流進行比較控制：P1′≥0時，第一蓄電池為放電狀態，采樣第一直流變換器高壓直流接口的電壓信號、電流信號，并對高壓直流接口的電壓、電流進行比較控制，當高壓直流接口的電壓大于或小于高壓直流母線電壓時，通過比例積分調節，使高壓直流接口的電壓維持不變；P1′＜0時，第一蓄電池為充電狀態，采樣第一直流?變換器低壓直流接口的電壓、電流，并對低壓直流接口的電壓、電流進行比較控制，當低壓直流接口的電壓大于或小于低壓直流母線電壓時，通過比例積分調節，使低壓直流接口的電壓維持不變；D.所述第二直流變換器由其通訊接口從CAN總線接收P2，根據實時功率P2采用閉環PWM控制，將第二蓄電池充電端的電壓、電流與第二蓄電池放電端的電壓、電流進行比較控制，當第二蓄電池充電端電流小于放電端電流時，通過比例積分調節，保證第二蓄電池的充電端和放電端的平衡；E.所述第三直流變換器由其通訊接口從CAN總線接收P3，根據P3對第三直流變換器高壓直流接口的電壓、電流進行比較控制，當高壓直流接口的電壓大于或小于高壓直流母線電壓時，通過比例積分調節，保持高壓直流接口的電壓不變；F.所述驅動控制器由其通訊接口從CAN總線接收F′、V...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：韋忠朝，于克訓，馬志源，楊萌，潘垣，
申請(專利權)人：華中科技大學，
類型：實用新型
國別省市：