[发明专利]车载复合电源能量的管理控制方法

权利要求书

1.一种车载复合电源能量的管理控制方法，其特征在于，包括：

S10根据车载复合电源能量的管理控制系统建立系统工作模型；

其中，所述车载复合电源包括，用于提供能量的燃料电池及用于提供功率的超级电容器；所述管理控制系统中包括，与燃料电池串联连接的Boost变换器及与超级电容器串联连接的Buck-Boost变换器；所述Boost变换器中包括第一控制开关，所述Buck-Boost变换器中包括第二控制开关和第三控制开关；

S20实时获取电动汽车运行时的负载电流；

S30根据负载电流及系统工作模型控制第一控制开关、第二控制开关及第三控制开关的通断，实现对燃料电池一侧输出能量的管理及超级电容一侧输出功率的管理；

步骤S10，根据车载复合电源能量的管理控制系统建立系统工作模型进一步包括：

S11分别对燃料电池和超级电容器建立工作模型；

S12根据燃料电池和超级电容器的工作模型，分别建立Boost变换器以及Buck-Boost变换器工作在升压模式和降压模式下管理控制系统的工作模型，其中，当Buck-Boost变换器的功率由超级电容器的低压侧流向高压侧时为升压模式，当负载功率向超级电容器侧流动时为降压模式；

S13根据Boost变换器以及Buck-Boost变换器工作在升压模式和降压模式下建立的工作模型进一步建立系统工作模型；

所述Boost变换器包括第一滤波电感L₁、第一控制开关T₁、第一二极管D₁及滤波电容C_f，其中，第一滤波电感L₁的一端与燃料电池的阳极连接、另一端与第一二极管D₁的正极连接；第一二极管D₁的负极与电动机的直流输入端连接；第一控制开关T₁的集电极与第一二极管D₁的正极连接、发射极接地、基极为通断控制端，滤波电容C_f的一端与第一二极管D₁的负极连接、另一端接地；

所述Buck-Boost变换器包括第二控制开关T₂、第三控制开关T₃、第二滤波电感L₂、第二二极管D₂及第三二极管D₃，其中，第二滤波电感L₂的一端与超级电容器的正极连接、另一端与第三控制开关T₃的发射极连接；第三控制开关T₃的集电极与电动机的直流输入端连接、基极为通断控制端；第二控制开关T₂的集电极与第三控制开关T₃的发射极连接、发射极接地、基极为通断控制端；第二二极管D₂并联在第二控制开关T₂两端，且正极与第二控制开关T₂的发射极连接、负极与集电极连接；第三二极管D₃并联在第三控制开关T₃两端，且正极与第三控制开关T₃的发射极连接、负极与集电极连接；

在步骤S12，当Buck-Boost变换器工作在升压模式时，管理控制系统的工作模型为：

其中，U_FC为燃料电池的总电压，I_FC为燃料电池的电流，V_DC为直流母线电压，U_SC为超级电容器的输出电压，I_SC为超级电容器的输出电流，I_DC为直流母线电流，I_Load为负载电流，C_f为滤波电容的容量；u₁为第一控制开关T₁的控制信号，其中，u₁＝1时导通，u₁＝0时断开；u₂为第二控制开关T₂的控制信号，其中，u₂＝1时导通，u₂＝0时断开；f_c1和f_c2分别为第一二极管D₁和第二二极管D₂的状态变量，其中，L₁为第一滤波电感的电感，L₂为第二滤波电感的电感；

在步骤S12，当Buck-Boost变换器工作在降压模式时，管理控制系统的工作模型为：

其中，u₃为第三控制开关T₃的控制信号，其中，u₃＝1时导通，u₃＝0时断开；f_c3为第三二极管D₃的状态变量，

在步骤S13，根据Buck-Boost变换器工作在升压模式和降压模式下建立的工作模型建立的系统工作模型为：

其中，k为二进制变量，当Buck-Boost变换器工作在升压模式下时，k＝1；工作在降压模式下时，k＝0；

当超级电容器单体在和之间放电时，消耗75％的存储能量，超级电容器传输的最大能量为：

其中，和分别为超级电容器单体的最小和最大电压，N_ele为超级电容器单体的总数，N_p为串联超级电容器单体的数量，N_S为并联超级电容器单体的数量；C_ele为超级电容器的总额定容量，为超级电容器的最大电压。