[发明专利]自重构运载装备多源并联式动力系统及最速均衡能量管理方法

权利要求书

1.自重构运载装备多源并联式动力系统，其特征在于，自重构运载装备由多个自重构单元组合形成；各自重构单元内部均设置有动力源、母线和双向功率变换模块；

各自重构单元内部的动力源通过所述双向功率变换模块与母线相连；所述母线两端均设置有统一化接口，当多个自重构单元的母线通过统一化接口串联在一起形成共用母线时，其内部动力源通过双向功率变换模块并联至该共用母线，形成多支路共母线架构的多源并联式动力系统。

2.如权利要求1所述的自重构运载装备多源并联式动力系统，其特征在于，还包括作为任务模块上装在所述自重构单元底盘上的可扩展动力源；

所述可扩展动力源内部设置有双向功率变换模块，当将所述可扩展动力源作为任务模块上装在自重构单元底盘上时，所述可扩展动力源通过与双向功率变换模块相连的对外接口接入该自重构单元内部的母线，作为动力系统的动力源。

3.自重构运载装备动力系统最速均衡能量管理方法，其特征在于，所述动力系统为权利要求1或2所述的多源并联式动力系统；

在对所述动力系统进行最速均衡能量管理时，先求解各动力源的输出剩余功率或输入剩余功率；若动力源处于输出状态，定义动力源当前最大输出功率与该动力源所在细胞单元期望输出功率之差为输出剩余功率；若动力源处于输入状态，定义动力源当前最大输入功率与该动力源所在细胞单元期望输入功率之差为输入剩余功率；

然后在输出剩余功率或输入剩余功率约束以及能量守恒约束条件下求解各动力源的目标功率。

4.如权利要求3所述的自重构运载装备动力系统最速均衡能量管理方法，其特征在于，所述输出剩余功率的计算方法为：

当动力系统中第i个动力源处于输出状态时，其在t时刻的输出剩余功率为P_Bi,DS(t)：

P_Bi,DS(t)＝max{(P_Bi,max(t)-P_Mi(t)),0} (1)

式(1)中：P_Bi,max(t)表示第i个动力源在t时刻的最大输出功率；P_Mi(t)表示第i个动力源所在自重构单元内部负载在当前时刻消耗/回收的功率；

其中，P_Bi,max(t)表示为动力源当前SoC的函数，即：

P_Bi,max(t)＝f_2i(SoC_Bi(t)) (2)

式(2)中，SoC_Bi(t)表示第i个动力源在t时刻的SoC,f_2i表示第i个动力源在不同SoC情况下的最大放电能力，通过电池效率Map图或电池电化学模型获取；

上述计算过程中，定义输出为正，输入为负；消耗功率为正，回收功率为负。

5.如权利要求3所述的自重构运载装备动力系统最速均衡能量管理方法，其特征在于，所述输入剩余功率的计算方法为：

当动力系统中第i个动力源处于输入状态时，其在t时刻的输入剩余功率为P_Bi,CS(t)：

P_Bi,CS(t)＝min{(P_Bi,min(t)-P_Mi(t)),0} (3)

式(3)中，P_Bi,min(t)表示第i个动力源在t时刻的最大输入功率；P_Mi(t)表示第i个动力源所在自重构单元内部负载在当前时刻消耗/回收的功率；

其中P_Bi,min(t)表示为动力源当前SoC的函数，即：

P_Bi,min(t)＝f_1i(SoC_Bi(t)) (4)

式(4)中，SoC_Bi(t)表示第i个动力源在t时刻的SoC,f_1i表示第i个动力源在不同SoC情况下的最大充电能力，通过电池效率Map图或电池电化学模型获取；

上述计算过程中，定义输出为正，输入为负；消耗功率为正，回收功率为负。

6.如权利要求3或4或5所述的自重构运载装备动力系统最速均衡能量管理方法，其特征在于，各动力源目标功率的计算方法为：

定义t时刻各动力源SoC均值为能量管理目标，即：

式(5)中，SoC_des(t)表示t时刻各动力源SoC均值；SoC_Bi(t)表示第i个动力源在t时刻的SoC,n为动力系统中动力源的个数；

第i个动力源对应的双向功率变换模块t时刻的目标功率P_DCi,des(t)为：

P_DCi,des(t)＝ΔSoC_Bi(t)·P_DC,base(t) (6)

其中：ΔSoC_Bi(t)＝SoC_Bi(t)-SoC_des(t) (7)

式(6)中，ΔSoC_Bi(t)表示第i个动力源t时刻的SoC与该时刻各动力源SoC均值的偏差，P_DC,base(t)表示t时刻的联合基准功率；定义向母线输送能量为正，从母线吸收能量为负；

第i个动力源在t时刻的独立基准功率P_DCi,base(t)为：

t时刻的联合基准功率表达式为：

P_DC,base(t)＝min{P_DC,max(t),min{|P_DCi,base(t)|}} (9)

式(8)中，P_Bi,DS(t)表示当第i个动力源处于输出状态，其在t时刻的输出剩余功率；P_Bi,CS(t)表示当第i个动力源处于输入状态，其在t时刻的输入剩余功率；

式(9)中，P_DC,max(t)表示双向功率变换模块传递功率限值，min{|P_DCi,base(t)|}是指n个动力源的独立基准功率的最小值；

将式(9)计算得到的t时刻的联合基准功率代入上述式(6)，便可得到第i个动力源对应的双向功率变换模块t时刻的目标功率。