[发明专利]一种带启停功能的铅酸电池

说明书

本发明公开了一种带启停功能的铅酸电池，其用于混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：内燃机、发电机、离合器、永磁同步电动机、变速箱、车轮、超级电容模块、带启停功能的AGM铅酸蓄电池组和能量管理系统；其中能量管理系统包括：模糊逻辑监控器、电池组PI控制器和超级电容PI控制器；所述的能量管理系统由两级组成：第一级由带启停功能的AGM铅酸蓄电池组和两个超级电容模块组成,第二级由连接到公共DC总线的三相两电平电压源逆变器组成，该逆变器提供额定功率给永磁同步电动机。与传统的功率管理策略相反，使用PI控制器，根据模糊化输入来适配大小，增加了动力模块和电力半导体器件的完美结合和有效控制，迅速稳定整车供电系统，使用的AGM铅酸蓄电池组内阻设计为比普通的铅酸电池低一半，CCA值大一倍，瞬间电流释放能量大，能有效解决普通蓄电池本身的先天不足。

技术领域

本发明涉及一种带启停功能的铅酸电池，其适用于混合动力车辆。

背景技术

目前整个铅酸电池行业的发展面临着很多压力，譬如来自锂电池等其他可替代方案的冲击。而在应用端，特别是汽车和储能行业，对改善动态充电接受能力、轻量化、减少电解液损耗和提升循环寿命都提出了越来越高的要求。但是一些新兴的应用如汽车启停技术和储能也给铅酸行业带来了新的机遇。

其中，针对汽车启停电池，在维持4～5年的寿命并保障正常冷启动和低失水的前提下，将动态充电接受能力至少提高到目前2～3倍的水平，显得尤为迫切。同时，在各个国家严格控制二氧化碳的大环境下，混合动力车辆可能会迎来快速增长，而这类应用会要求电池满足更高的动态充电接受能力。

此外，铅酸电池未来可能作为备用电源被应用到纯电动汽车里。当引擎停止工作且车内的锂电池断开或在低温下运行不良时，备用铅酸电池就可以发挥作用，从而保障安全出行。在这种应用中，电池的低温性能和体积就显得尤为重要。

虽然铅酸电池在初始成本比较中有优势，但如果不能显著提升其使用寿命，锂电方案的总体成本将可能更胜一筹。因此，提高铅酸电池的动态充电接受能力和循环寿命，以满足新兴应用领域对铅酸电池的需求，是目前亟待解决的技术问题。许多将铅酸电池作为主要来源和将超级电容作为辅助来源组合的车辆混合能量存储系统以便实现车辆的快速加速和减速，但如何分配两个能量来源之间的功率是目前亟待解决的问题。

发明内容

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种带启停功能的铅酸电池，其用于混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：内燃机、发电机、离合器、永磁同步电动机、变速箱、车轮、超级电容模块、带启停功能的AGM铅酸蓄电池组和能量管理系统；

能量管理系统包括：模糊逻辑监控器、电池组PI控制器和超级电容PI控制器；

所述的能量管理系统由两级组成：第一级由AGM铅酸蓄电池组和两个超级电容模块组成，电池组经由两相DC-DC交错式降压-升压转换器和第一双向斩波器连接到公共DC总线，超级电容器模块经由DC-DC双向转换器和第二双向斩波器连接到公共DC总线；

两相DC-DC交错式降压-升压转换器和第一双向斩波器之间设置电池组PI控制器，DC-DC双向转换器和第一双向斩波器之间设置超级电容PI控制器，模糊逻辑监控器基于接收的接收公共DC总线的电池组电压信号、超级电容电压信号以及永磁电动机的电流信号，分别发送参考电池功率值和参考电容功率值给电池组PI控制器和超级电容PI控制器，

第二级由连接到公共DC总线的三相两电平电压源逆变器组成，该逆变器提供额定功率给永磁同步电动机。

其中，AGM铅酸蓄电池组的两个串联的AGM铅酸蓄电池构成；AGM铅酸蓄电池组和两相DC-DC交错式降压-升压转换器的计算模型为：