[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

说明书

本发明提供一种自重构运载装备多源并联式动力系统及均衡能量管理方法，属于车辆动力系统能量管理技术领域。本发明的自重构运载装备多源并联式动力系统，具备多支路共母线特征，且支路可扩展，每一支路对应一个重构细胞单元动力源，该系统在重构细胞单元机械连接的基础上实现了单元间能量的交互，可根据运载单元任务需求，扩展支路数量，进行细胞单元功率叠加，提升运载装备功率上限。此外，本发明的最速均衡能量管理方法能够实时对任意数量动力源进行综合管理与调度，实时调整各动力源输入/输出功率大小，可根据动力源充放电特性，实现不同电量动力源间的SoC快速均衡，提高装备续航能力、任务执行能力与动力源使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种动力系统及能量管理方法，具体涉及一种自重构运载装备多源并联式动力系统及均衡能量管理方法，属于车辆动力系统能量管理技术领域。

背景技术

自重构运载装备，可自主重构、自主组合、自主解体，有望成为未来杀手锏武器装备。由于陆地环境复杂性，自重构地面运载装备的研制难度极大，是世界公认的重大挑战。更具革命性的是，自重构技术将使自重构大型陆基装备成为现实。大型陆基装备包括机场跑道、导弹/火箭发射装置、电磁炮/激光武器等，是维护国家安全的战略重器，其侦察与反侦察、摧毁与反摧毁，是战争决胜手段。一旦突破自重构技术，使大型陆基装备由重构细胞单元组成，实现自重构、自组合、自解体、自隐蔽，“组小成大，获得更大能力；化整为零，分散机动隐蔽”，几乎不可发现、不可摧毁，锻造自重构飞机起降平台、自重构导弹/火箭发射装置、自重构电磁炮/激光武器等尖端武器。

大型陆基装备机械系统重构后，如何进行能量的重构，并进一步的制定妥善的能量管理方法，对各重构细胞单元动力源间的能量进行合理分配与调度，是确保自重构地面运载工具发挥最大能力的关键。

发明内容

有鉴于此，本发明针对自重构运载装备能量重构问题提出一种纯电式多源并联式动力系统，该系统由各自重构单元动力源融合而成，该动力系统为多支路共母线架构，且支路可扩展。

自重构运载装备多源并联式动力系统，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。

作为本发明的一种优选方式，多源并联式动力系统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。

此外，本发明针对所提出的自重构运载装备多源并联式动力系统提供一种自重构运载装备最速均衡能量管理方法，能够实现自重构运载装备任意数量动力源间的能量综合管理与调度，使自重构运载装备在任务执行过程中能够主动均衡各动力源SoC(电池电荷状态)，确保大型陆基装备能够达到多支路共母线动力系统的最大输出能力。

自重构运载装备动力系统最速均衡能量管理方法，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。

作为本发明的一种优选方式，所述输出剩余功率的计算方法为：