[发明专利]车载高集成度混合电源、能量管理与控制系统及其方法

权利要求书

1.一种车载高集成度混合电源能量管理与控制系统，其特征在于，包括车载高集成度混合电源，还包括管理模块、控制模块及脉冲宽度调制模块，其中，

所述管理模块与负载连接，用于根据负载需求功率得到蓄电池电流参考值，所述负载中包括电机；

所述控制模块与管理模块连接，用于根据所述蓄电池电流参考值得到直流母线电流参考值；

所述脉冲宽度调制模块分别与控制模块和NPC三电平逆变器中第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管的基极连接，用于根据所述直流母线电流参考值产生PWM控制信号，进而控制第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管的通断；

车载高集成度混合电源包括：蓄电池、电感器、超级电容器、常规电容器及NPC三电平逆变器，其中，

所述电感器与蓄电池串联连接形成第一支路，蓄电池的正极通过电感器连接至直流母线；

所述超级电容器与常规电容器串联连接形成第二支路，与所述第一支路并联连接，且满足CV-C_uV_u≠0，其中，C为常规电容器容量，V为常规电容器电压，C_u为超级电容器容量，V_u为超级电容器电压；

所述NPC三电平逆变器与所述第二支路并联连接，且所述NPC三电平逆变器中包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管及第二二极管，其中，

第一开关管的集电极与超级电容器的第一端连接、发射极与第二开关管的集电极连接，第二开关管的发射极与第三开关管的集电极连接，第三开关管的发射极与第四开关管的集电极连接，第四开关管的发射极与常规电容器的第二端连接，常规电容器的第一端与超级电容器的第二端连接，超级电容器的第一端与电感器连接，第一二极管的正极分别与第二二极管的负极和超级电容器的第二端连接、负极与第一开关管的发射极连接，第二二极管的正极与第三开关管的发射极连接，第一开关管、第二开关管、第三开关管及第四开关管的基极为开关管控制端、与外界控制信号连接，第二开关管的发射极作为NPC三电平逆变器的输出端；

所述蓄电池等效为理想电压源与等效电阻串联，所述车载高集成度混合电源的数学模型为：

V_DC＝V_u+V

其中，V_b为蓄电池中理想电压源电压，r_b为蓄电池中等效电阻阻值，i_b为蓄电池输出电流，L为电感器的电感量，V_DC为直流母线电压，i_H为NPC三电平逆变器中第一开关管集电极输入电流，i_L为NPC三电平逆变器中第四开关管发射极输出电流；

在管理模块中，由预先根据电机转速设定的电容器能量分量E_DC，通过PI调节器R_E得到蓄电池电流参考值

其中，为蓄电池输出功率的参考值；

所述PI调节器R_E为：

P_b＝V_DCi_b

P_p＝V_DCi_p

其中，P_b为蓄电池输出功率，P_p为电容器功率，

2.如权利要求1所述的车载高集成度混合电源能量管理与控制系统，其特征在于，在控制模块中：

通过PI调节器R_b得到直流母线电压参考值所述PI调节器R_b为：

通过PI调节器R_v得到直流母线电流参考值所述PI调节器R_v为：

其中，C_DC为直流母线等效电容，i_DC为直流母线等效电流。