[发明专利]基于双源电机的燃料电池汽车动力系统

权利要求书

1.一种基于双源电机的燃料电池汽车动力系统，其特征在于，所述的燃料电池汽车动力系统包括双源电机、第一控制开关、第二控制开关、第一逆变器、第二逆变器、二极管、燃料电池及动力二次电源，其中双源电机定子上有两套星型绕组：第一绕组、第二绕组；所述的第一逆变器的直流侧通过二极管连接燃料电池，第一逆变器的交流侧连接第一绕组；所述的第二逆变器的直流侧连接动力二次电源，第二逆变器的交流侧连接第二绕组；所述第一逆变器、第二逆变器、燃料电池及动力二次电源共地；所述燃料电池的额定电压低于动力二次电源的额定电压；

所述的第一绕组的中性点通过第一控制开关、第二控制开关的配合连接到动力二次电源的正、负直流母线上；所述第一控制开关、第二控制开关有如下三种工作状态：第一控制开关断开、第二控制开关闭合，第一绕组的中性点连接到动力二次电源的负极，即状态A；第一控制开关闭合、第二控制开关断开，第一绕组的中性点连接到动力二次电源的正极，即状态B；第一控制开关、第二控制开关均断开，第一绕组的中性点与动力二次电源的直流母线断开，即状态C；

所述的第一绕组既可以作为常规的电机定子绕组使用，又可以作为升压电感使用，对应于所述系统的两种工作模式：双绕组驱动模式和单绕组升压单绕组驱动模式；

所述的双绕组驱动模式下，第一控制开关、第二控制开关处于状态C，第一绕组、第二绕组均作为常规的电机定子绕组工作，即第一绕组、第二绕组在第一逆变器、第二逆变器的控制下均流过交流电，产生旋转磁场驱动双源电机工作，双源电机的输出转矩为第一绕组、第二绕组与电机转子相互作用产生的转矩之和，燃料电池、动力二次电源分别通过第一逆变器、第二逆变器驱动双源电机，可以实现：燃料电池或动力二次电源单独驱动双源电机、燃料电池和动力二次电源共同驱动双源电机、燃料电池向动力二次电源充电、制动能量回收；

所述的单绕组升压单绕组驱动模式下，第一逆变器的三个上桥臂开关均闭合、三个下桥臂开关均断开，第一控制开关、第二控制开关在状态A与状态B之间反复切换，第一绕组通过第一控制开关和第二控制开关的交替闭合作为升压电感工作，第二绕组仍作为常规的定子绕组并在第二逆变器的控制下驱动电机正常运行，进而利用第一绕组构成升压电路实现燃料电池向动力二次电源的充电；

所述系统在实现燃料电池向动力二次电源充电时，若双源电机在高转速范围内运行，则采用双绕组驱动模式，并使第一绕组工作在电动状态，第二绕组工作在发电状态；若双源电机在低转速范围内运行，则采用单绕组升压单绕组驱动模式。

2.根据权利要求1所述的一种基于双源电机的燃料电池汽车动力系统，其特征在于，所述逆变器中的开关及控制开关可以是绝缘门极双极型晶体管IGBT、电力金属氧化物半导体场效晶体管P-MOSFET或其他类型开关管。

3.根据权利要求1所述的一种基于双源电机的燃料电池汽车动力系统，其特征在于，所述动力二次电源可以是蓄电池或超级电容。