[发明专利]一种基于多模糊控制器的复合电源能量管理方法

说明书

本发明提供一种基于多模糊控制器的复合电源能量管理方法，包括：通过多模糊控制器的切换来改变超级电容的充放电趋势，从而提高超级电容充放电平衡性；以提高复合电源能量管理性能；该方法包括：根据切换信号α选择模糊控制器A～D；计算功率比β和ΔUSOC(k‑1)；功率比β输入选择的模糊控制器中，依据设置的功率比β隶属度函数获得功率比β语言变量值；ΔUSOC(k‑1)输入选择的模糊控制器中，依据设置的ΔUSOC(k)隶属度函数获得ΔUSOC(k‑1)语言变量值；依据功率比β语言变量值和ΔUSOC(k‑1)语言变量值，通过查模糊规则表，获得比例因子K_p语言变量值；计算K_p具体数值；计算超级电容分配电流和锂电池分配电流。

技术领域

本发明涉及巡检机器人的能量管理技术领域，具体涉及一种面向锂电池与超级电容的基于多模糊控制器的复合电源能量管理方法。

背景技术

随着石油、天然气等不可再生能源不断消耗，以及生态环境的日益恶劣，巡检机器人得以迅速发展。复合电源是解决巡检机器人单一电源系统能量供给不足、瞬时功率较低、续航等问题的关键技术，复合电源中的锂电池和超级电容在能量密度和瞬时功率上的特性恰好相反，锂电池属于能量型储存装置可以输出低频平稳的功率，而超级电容属于功率型储存装置可以输出高频变化的功率。此外，超级电容还可以降低锂电池大电流放电对自身的冲击损伤。要想充分发挥两者的自身优势，则需要根据巡检机器人实际路况中的功率需求设计出一种复合电源能量管理策略，合理分配锂电池、超级电容两种能量源的使用。

为了充分发挥混合动力系统中不同动力源的优势，避其劣势，分析巡检机器人不同工况下的工作模式：

(1)巡检机器人刚起步或者需要短时间内加速时，驱动电机需要将行驶速度快速提升到期望值，超级电容具有瞬时大电流特性，可为电机提供短时较大功率，满足巡检机器人起步的功率需求。

(2)巡检机器人启动至恒速，持续行驶过程中，需要电机保持稳定且持续的运行，所需功率较小，混合动力系统中的锂电池则能为巡检机器人提供稳定且持续的动力。

(3)巡检机器人在短时加速或者上坡时，整车功率需求增大，由两种动力源同时工作，锂电池可为驱动电机提供持续且稳定的功率输出，超级电容组能够提供瞬时大功率，相辅相成，满足巡检机器人行驶的需求。

(4)巡检机器人在减速行驶过程中，驱动电机会快速切换成发电机，发电机通过制动运动产生电力储存与混合动力系统中，存储能量的比例会由能量管理系统对其进行分类、整理再分配。在能量分配中，优先会考虑超级电容的充电，当超级电容充电值高位时，会将剩余电能向锂电池SOC中进行传输。

本申请涉及的一些术语如下：

SOC：荷电状态。

发明内容

本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种基于多模糊控制器的复合电源能量管理方法，用于提高超级电容和锂电池复合电源管理性能。为实现以上技术目的，本发明实施例采用的技术方案是：

本发明实施例提供了一种基于多模糊控制器的复合电源能量管理方法，包括：通过多模糊控制器的切换来改变超级电容的充放电趋势，从而提高超级电容充放电平衡性。

进一步地，该方法具体包括：

定义反映相邻时段工况信息关系的功率比β，表示为：

其中，P_平(k-1)是k-1时刻到k时刻这一时段内机器人的平均需求功率、P(k)为k时刻机器人的需求功率；

定义切换信号α，表示为：

α＝M_SOC+2M_p+1 (4)