[发明专利]一种用于电动汽车混合动力系统的分散式能量管理方法

说明书

本发明公开了一种用于电动汽车混合动力系统的分散式能量管理方法，包括步骤：1)搭建电动汽车混合动力系统；2)分别为电动汽车混合动力系统的主供电单元和辅助储能单元设计外环控制，控制脉动负载功率动态优化分配；3)为电动汽车混合动力系统的主供电单元和辅助储能单元设计内环控制，其又包括以下步骤：i)建立电动汽车混合动力系统的数学模型；ii)设计内环控制的控制目标；iii)设计控制器，通过控制器控制主供电单元的变换器和辅助储能单元的变换器的输入电流精确跟踪期望的电流基准。本发明实现了脉动负载功率在不同供电单元间的动态优化分配，及制动能量的回收，保证了电动汽车混合动力系统在行驶过程中的全局稳定性。

技术领域

本发明涉及混合储能系统、混合供电系统等技术领域，特别涉及一种电动汽车混合动力系统的分散式能量管理方法。

背景技术

近年来，由于私家车数量激增，交通运输行业的石油消耗量增长迅速。此外，温室效应、空气污染等环境问题也与汽车尾气的排放息息相关。因此，国际组织和各国政府都制定了更加严苛的能耗和排放标准。在此背景下，新能源汽车产业得到了快速发展。

一般地，由于地形和行驶速度的波动，特别是在城市中使用，汽车的动力需求具有强脉动、宽频域变化特性(时间尺度跨越毫秒—秒—分钟范围)，而单一的动力单元难以满足汽车的动力需求。不仅如此，当汽车处于制动、下坡或怠速状态时，电驱系统可产生大量再生能量向动力源回馈。然而，由于部分的动力源不具有回馈能量存储能力，必须安装额外的卸荷电阻对其进行耗散，势必将增大汽车的体积重量，难以实现轻量化设计。为此，集成多个动力单元的混合电动汽车得到了工业界和学术界重视，成为了一种具有较强竞争力的解决方案。

高效的能量管理技术是混合电动汽车大规模推广应用的关键，对于满足不断严苛的法规要求和提高电动汽车的续航里程，缓解“里程焦虑”都具有重要的意义。电动汽车混合动力系统的能量管理目标可归结为：

1)实现脉动负载功率在不同动力源间的动态优化分配，提升电动汽车混合动力系统的性能。

2)延长电动汽车混合动力系统的使用寿命，以提升电动汽车的耐用性。

3)提高电动汽车混合动力系统的燃油经济性。

4)确保动力系统运行时的稳定性，提升系统的可靠性和安全性。

当前，现有的混合动力系统能源管理策略可分为集中控制策略和分散控制策略。集中控制策略主要采用负载功率分频方法、模糊逻辑控制方法、模型预测控制方法、多目标优化方法、基于李亚普诺夫的非线性控制方法等。这些方法通常使用中央控制器来检测负载功率，利用集成的能量管理策略分别计算出每个动力源的功率基准，并通过通信网络将它们发送给相应的本地控制器。然后，每个动力源的控制器根据获得的功率基准控制其自身，以实现能源管理的目标。尽管这些能量管理策略是有效的，但也存在一些固有的缺点，例如单点故障、通信延迟导致的动态响应慢、系统灵活性差、可扩展性差等。