[发明专利]基于dSPACE和电机试验台的车用混合储能控制系统

说明书

技术领域

本发明属于汽车电子领域，尤其涉及一种基于dSPACE和电机试验台的车用混合储能控制系统。

背景技术

现今，环境污染和能源短缺是世界各国都面临的巨大难题，电动汽车以其绿色、环保的特点越来越受到青睐，加之各国政府纷纷推出优惠政策，吸引了各大汽车制造商投入大量的资金进行电动汽车相关技术的开发。

动力电池因其具有高能量密度的特点，成为电动汽车的主要储能介质。其主要缺点在于循环寿命短、充电时间长、温度范围窄。另一方面，超级电容功率密度高，能提供瞬时大电流，且充电时间非常短、循环寿命长、工作温度范围广。显见，动力电池和超级电容在电特性方面具有极强的互补性，因此可将两者组合起来作为电动汽车的混合储能介质。

公开文献中关于动力电池及超级电容组成的混合储能系统的研究很多，大体可分为两类，一类是基于动力电池和超级电容模型（物理的、化学的、电特性的等）或试验数据的算法研究，一类是在产品级的实物基础上，在MCU/PLC上实现控制算法。对于前一类，不论是以何种方式建立的模型都有其局限性、不确定性、不完整性。对于后一类，在MCU/PLC上实现的控制策略，如果要实现不同的算法，比较各控制策略之间的优劣，就需要经过代码修改、代码调试、实车测试等步骤，而在MCU/PLC上这一过程很繁复，需要花费相当的时间。另一方面，当控制器设计好之后，最终要进行实车测试，实车测试成本高，安全性也难以保证。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一个基于dSPACE和电机试验台的车用混合储能控制系统。本发明在真实产品级的动力电池组及其管理模块、超级电容组及其管理模块、双向DC/DC直流变压器的基础上，利用dSPACE快速原型的设计理念及其强大的硬件接口板，实现车用混合储能控制系统的设计。另外，车用电机试验台可以模拟各种典型的车辆测试工况（如NEDC, UDDS等）。因此该车用混合储能控制系统不仅能简单、灵活地实现各种混合储能控制策略，同时便于测试各种工况下，能量管理控制器在各个储能器件间的能量分配以及能量的利用效能。进一步的，该系统具有开放性和通用性，利用这个平台可以设计、整合、集成其他的控制功能。

本发明提供一种基于dSPACE和电机试验台的车用混合储能控制系统，包括基于dSPACE的能量管理控制器、车用电机试验台、动力电池组、动力电池管理模块、超级电容组、超级电容管理模块和双向DC/DC直流变压器。

所述基于dSPACE的能量管理控制器分别连接动力电池管理模块、超级电容管理模块、双向DC/DC直流变压器以及车用电机试验台上的被测电机控制器，以进行信息传递；所述动力电池管理模块与动力电池组相连，进行信息传递；所述超级电容管理模块与超级电容组相连，进行信息传递；所述双向DC/DC直流变压器的一端连接超级电容组，另一端连接动力电池组，该另一端同时与车用电机试验台上被测电机的直流供电端子相并联。

所述基于dSPACE的能量管理控制器包括dSPACE软件部分和硬件部分，硬件部分受dSPACE软件驱动和控制。dSPACE软件部分采用现有软件，主要包括MATLAB/Simulink/Stateflow、RTI、ControlDesk等。硬件部分主要是指MicroAutoBox，MicroAutoBox包括各种功能接口（包括CAN、RS232、A/D、D/A等，为接口板），dSPACE软件利用MATLAB/Simulink/Stateflow实现能量管理算法；利用RTI可以用图形化方式对硬件中所有功能接口进行设置，并可将框图模型自动地在硬件上运行；ControlDesk用于设置运行参数及显示实时系统运行的结果。所述基于dSPACE的能量管理控制器的硬件部分分别与动力电池管理模块、超级电容管理模块、车用电机试验台、双向DC/D直流变压器之间进行连接并通信，当控制算法下载到MicroAutoBox之后，基于dSPACE的能量管理控制器就成为一个实时控制器。