CN204978281U - 电动汽车复合电源能量管理自适应控制*** - Google Patents

电动汽车复合电源能量管理自适应控制*** Download PDF

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CN204978281U CN201520738682.6U CN201520738682U CN204978281U CN 204978281 U CN204978281 U CN 204978281U CN 201520738682 U CN201520738682 U CN 201520738682U CN 204978281 U CN204978281 U CN 204978281U
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王斌
邹忠月
徐俊
曹秉刚
许广灿
陈建
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Abstract

本实用新型提供了一种电动汽车复合电源能量管理自适应控制***，包括蓄电池组、双向升降压直流变换器、切换开关、自适应控制器、信号处理模块、超级电容组、电压缓冲电路和电机逆变器；蓄电池组和超级电容组分别并联在双向升降压直流变换器两端，并分别通过线路a和线路b直接与切换开关相连；切换开关与电机逆变器间设有电压缓冲电路，切换开关和双向升降压直流变换器由自适应控制器控制，信号处理模块与自适应控制器连接。本实用新型通过两级控制和自适应寻优，自适应选择效率最高的工作模式，并控制双向直流变换器最高效率工作，使复合电源***在电动汽车不同运行模式下选择合适的工作模式，能有效提高复合电源能量管理***的整体效率。

Description

电动汽车复合电源能量管理自适应控制***
技术领域
本实用新型涉及电动汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车复合电源能量管理自适应控制***。
背景技术
随着人们对汽车的驾驶舒适性、动力性、节能减排性能要求不断提高，传统的汽车产业备受挑战，电动汽车耗能小、低噪声、尤其是零排放和无与伦比的驾驶舒适性使它有望取代传统汽车，给人们提供更多的便利。目前，电池能量管理***依旧是制约电动汽车发展的瓶颈。
电动汽车运行时，具有多种运行模式，如：低速、高速、爬坡、加速、制动等。尽管蓄电池能在短时间内能满足上述运行模式下的功率要求，但从长远来看，峰值功率、频繁充放电会缩短蓄电池使用寿命、增大蓄电池内阻导致工作效率降低等，这严重影响了电动汽车的整体性能。复合电源能量管理***能有效改善电池管理***的性能，并能延长蓄电池使用寿命。但是，复合电源的直流变换器控制不当会造成更多的能量损失，从而使***整体效率降低。此外，复合电源的不同工作模式或线路对应不同的效率，必须选择合适的工作线路。因此，必须设计相应的控制方法使***整体效率提高。
复合电源能量管理***是一个多输入多输出***，采用传统的逻辑门限控制方法不能达到***的最高效率。尽管传统的智能控制方法如模糊控制和遗传算法、粒子群寻优算法能优化***的输出效率，但在工作线路切换时，电压波动很大，控制参数突变，上述优化算法实施困难，并且不能在参数突变的情况下自适应寻优，导致***不能实时搜索最高效率工作模式或工作点。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电动汽车复合电源能量管理自适应控制***，其中复合电源能量管理自适应控制***分两级控制，能自适应选择效率最高的工作线路，并控制双向直流变换器最高效率工作，使***工作在最佳状态，保证复合电源能量管理***高效率工作，从而延长电动汽车的续驶里程。
本实用新型采用的技术方案为：一种电动汽车复合电源能量管理自适应控制***，包括蓄电池组、双向升降压直流变换器、切换开关、自适应控制器、信号处理模块、超级电容组、电压缓冲电路和电机逆变器；其中，蓄电池组和超级电容组分别并联在双向升降压直流变换器两端，并分别通过线路a和线路b直接与切换开关相连；切换开关与电机逆变器间设有电压缓冲电路，切换开关和双向升降压直流变换器由自适应控制器控制，信号处理模块与自适应控制器连接。
进一步，所述的切换开关同一时间只能连接线路a和线路b之中的一条。
进一步，所述的信号处理模式将电动汽车油门踏板信号、能量源电压信号转化为需求功率信号和能量源SOC信号。
本实用新型产生的有益效果是：本实用新型中的电动汽车复合电源能量管理自适应控制***通过两级控制和自适应寻优，自适应选择效率最高的工作模式，并控制双向直流变换器最高效率工作，使复合电源***在电动汽车不同运行模式下选择合适的工作模式，能有效提高复合电源能量管理***的整体效率。
附图说明
图1是本实用新型中复合电源能量管理自适应控制***结构图；
图2是本实用新型中线路a选通时的复合电源能量管理***工作示意图；
图3是本实用新型中的线路b选通时的复合电源能量管理***工作示意图；
图4是本实用新型中复合电源能量管理自适应控制***控制流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的详细描述，实施例用来说明本发明但不限制本发明的范围。例如：实施例中的制动模式、能量不足模式、超级电容单独工作模式和自适应寻优模式反应了复合电源能量管理***的工作特点，也可分别用能量回收模式、功率不足模式、纯超级电容输出模式、效率寻优模式等术语替代。
以下为本实用新型的一种实施例：
如图1所示，***由蓄电池组1、双向升降压直流变换器3、切换开关8、自适应控制器6、信号处理模块7、超级电容组2、电压缓冲电路4和电机逆变器5组成；其中，蓄电池组1和超级电容组2分别并联在双向升降压直流变换器3两端，并分别通过线路a和线路b直接与切换开关8相连；切换开关8与电机逆变器5间设计有电压缓冲电路4，用来降低线路a和线路b切换时的电压波动；切换开关8和双向升降压直流变换器3均由自适应控制器6控制。
电动汽车的自适应复合电源能量管理***工作时，线路a和线路b只能有一条被切换开关8选择：当线路a导通时线路b断开，此时工作主电路如图2所示；当线路b导通时线路a断开，此时工作主电路如图3所示。
具体的控制流程如图4所示。电动汽车启动(启动EV)后，油门踏板信号、能量源电压信号被传送至信号处理模块7，转化为需求功率、蓄电池组1和超级电容组2的SOC信息。自适应控制器6根据上述信息和能量源电压信息选择线路a或线路b，并自适应控制双向升降压直流变换器3。
复合电源能量管理自适应控制***分优先级和自适应寻优级两级控制，在需求功率小于零时，满足优先级控制条件，切换开关8选择线路b；此时的工作模式为制动模式，该模式下超级电容组2最大程度回收制动能量，自适应控制器6控制双向升降压直流变换器3将多余的能量向蓄电池组1充电，此时进入步骤S1。
在需求功率大于零时：当蓄电池组1电压低于额定电压时，满足优先级控制条件，切换开关8选择线路a；此时的工作模式为能量不足模式，该模式下自适应控制器6控制双向升降压变换器最高效率工作，超级电容通过双向升降压直流变换器3提供能量或向蓄电池组1充电，如果超级电容电压低于下限值，超级电容组2和双向直流变换器应停止工作，切换为蓄电池组1单独工作，此时进入步骤S2。
在需求功率大于零时：当蓄电池组1电压大于或等于额定电压，且超级电容SOC大于上限值0.9时，满足优先级控制条件，切换开关8选择线路b；此时的工作模式为超级电容单独工作模式，超级电容单独提供能量，双向升降压直流变换器3和蓄电池组1不工作，此时进入步骤S3。
S1、S2、S3均为优先级，当不满足优先级控制条件时，定义不满足优先级的控制条件为自适应目标函数的限制条件，采用自适应寻优级控制，进入步骤S4，S4为自适应寻优级，此时的工作模式被定义为自适应寻优模式；具体的自适应目标函数为：
其中，ηsystem是复合电源能量管理***的整体效率；为切换开关8选择线路a工作时蓄电池组效率、切换开关效率、电压缓冲电路效率、电机逆变器效率的乘积；是选择线路b工作时蓄电池组效率、双向升降压直流变换器效率、超级电容组效率、切换开关效率、电压缓冲电路效率、电机逆变器效率的乘积。
自适应目标函数通过比较线路a和线路b工作时的***整体效率，自适应选择***的最高工作效率的工作线路；当选择线路a时，为蓄电池组1单独工作模式，蓄电池组1单独提供能量；当选择线路b时，为共同工作模式，蓄电池组1和超级电容共同工作，并且自适应控制器6控制双向升降压直流变换器3最高效率工作。
以上实施例仅是本发明较佳的实施方式，并非对本发明作任何形式上的限制，例如，超级电容SOC上限值可根据电动汽车实际需求更换为0.95，凡在本发明揭示的技术范围内，做等同替换或修饰都属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种电动汽车复合电源能量管理自适应控制***，其特征在于：包括蓄电池组、双向升降压直流变换器、切换开关、自适应控制器、信号处理模块、超级电容组、电压缓冲电路和电机逆变器；其中，蓄电池组和超级电容组分别并联在双向升降压直流变换器两端，并分别通过线路a和线路b直接与切换开关相连；切换开关与电机逆变器间设有电压缓冲电路，切换开关和双向升降压直流变换器由自适应控制器控制，信号处理模块与自适应控制器连接。
2.根据权利要求1所述的一种电动汽车复合电源能量管理自适应控制***，其特征在于：所述的切换开关同一时间只能连接线路a和线路b之中的一条。
3.根据权利要求1所述的一种电动汽车复合电源能量管理自适应控制***，其特征在于：所述的信号处理模式将电动汽车油门踏板信号、能量源电压信号转化为需求功率信号和能量源SOC信号。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107199894A (zh) * 2017-04-12 2017-09-26 浙江中车电车有限公司 一种纯电动汽车复合电源分层控制方法
CN110535160A (zh) * 2019-09-04 2019-12-03 西安西电电气研究院有限责任公司 复合储能***、应用于复合储能***的控制方法和装置
CN112208361A (zh) * 2019-07-09 2021-01-12 重庆九环新越新能源科技发展有限公司 一种复合储能设备的管理方法及***
CN114083997A (zh) * 2021-11-30 2022-02-25 四川轻化工大学 一种考虑温度影响的电动汽车能量管理策略优化方法

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