[发明专利]一种复合电源系统及其功率分配方法

说明书

本发明公开了一种复合电源系统及其功率分配方法，系统包括动力电池、超级电容、DC/DC变换器、功率分配控制器、信号采集模块、滤波电容、电流传感器、第一接入端口、第二接入端口以及电池组合开关。动力电池与电池组合开关串联后并联到总线上为负载提供能量；超级电容连接到DC/DC变换器boost模式的输入端，而DC/DC变换器在该模式下的输出端则与总线相连；信号采集模块检测当前动力电池的电流和超级电容的电压，并将其传递给所述功率分配控制器；功率分配控制器根据电流传感器、信号采集模块传递的数据，结合外部功率需求信号控制第一至第三IGBT开关工作。本发明系统电路结构简单，能够实现多种能量流动方式的控制，实时分配功率需求，提高能量利用效率。

技术领域

本发明涉及新能源汽车储能系统，特别是涉及一种基于超级电容、蓄电池及其拓扑结构的双电源复合储能系统及其功率分配方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染的加重，节能减排已成为全球汽车行业的紧要任务，许多汽车厂商加大了新能源车的研发投入，并通过示范性运营等方式将产品推向市场。但就目前来说，以电动汽车为代表的新能源车仍然饱受质疑，其中很大程度上是由于电池技术的瓶颈，发展趋势是采用锂离子电池作为新能源汽车的储能装置，但其价格较高，功率密度较低，在车辆复杂的行驶工况下，性能和寿命都受到很大的考验。超级电容作为功率密度极高的能源，可以起到“吸峰填谷”的作用，若与动力电池组成复合储能系统，能够有效延长电池寿命，发挥出高能量密度和高功率密度的性能。

目前，双电源电源复合储能系统的能量管理方法较多，基于模型预测的策略可以在一定程度上估计系统未来的状态变化，进而规划当前的功率分配，但该方法计算量大，实时性及能量回收效果不佳；而一般的基于规则的策略虽然可以考虑电量、电流等各种因素，但考虑储能系统整体效率的策略却很少。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中所涉及到的不足，提供一种结构简单的复合电源系统及其功率分配方法。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种复合电源系统，包括动力电池、超级电容、DC/DC变换器、功率分配控制器、信号采集模块、滤波电容、电流传感器、第一接入端口、第二接入端口以及电池组合开关；

所述电池组合开关包含第一IGBT开关、第一二极管；所述DC/DC变换器采用双向半桥式，包含第二IGBT开关、第二二极管、电感、第三IGBT开关和第三二极管；

所述第一接入端口、第二接入端口用于接外部负载或充电电源；

所述第一接入端口分别和第一二极管的负极、第一IGBT开关的集电极、第二二极管的负极、第二IGBT开关的集电极相连；

所述第一IGBT开关的发射极分别和第一二极管的正极、滤波电容的一端、动力电池的正极相连；

所述动力电池的负极分别和滤波电容的另一端、超级电容的负极、第三IGBT开关的发射极、第三二极管的正极、第二接入端口相连；

所述第二IGBT开关的发射极分别和第二二极管的正极、电感的一端、第三IBGT的集电极、第三二极管的负极相连；

所述电感的另一端和超级电容的正极相连；

所述电流传感器设置在所述第一接入端口处，用于感应第一接入端口处的电流并将其传递给所述功率分配控制器；

所述信号采集模块用于检测当前动力电池的电流和超级电容的电压，并将其传递给所述功率分配控制器；

所述功率分配控制器分别和所述电流传感器、信号采集模块、第一至第三IGBT开关的门极、以及外部功率需求信号相连，用于根据电流传感器、信号采集模块传递的数据，结合外部功率需求信号控制第一至第三IGBT开关工作。