電動汽車復合電源能量管理自適應控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電動汽車技術領域，具體涉及一種電動汽車復合電源能量管理自 適應控制系統。
【背景技術】
[0002] 隨著人們對汽車的駕駛舒適性、動力性、節能減排性能要求不斷提高，傳統的汽車 產業備受挑戰，電動汽車耗能小、低噪聲、尤其是零排放和無與倫比的駕駛舒適性使它有望 取代傳統汽車，給人們提供更多的便利。目前，電池能量管理系統依舊是制約電動汽車發展 的瓶頸。
[0003] 電動汽車運行時，具有多種運行模式，如：低速、高速、爬坡、加速、制動等。盡管蓄 電池能在短時間內能滿足上述運行模式下的功率要求，但從長遠來看，峰值功率、頻繁充放 電會縮短蓄電池使用壽命、增大蓄電池內阻導致工作效率降低等，這嚴重影響了電動汽車 的整體性能。復合電源能量管理系統能有效改善電池管理系統的性能，并能延長蓄電池使 用壽命。但是，復合電源的直流變換器控制不當會造成更多的能量損失，從而使系統整體 效率降低。此外，復合電源的不同工作模式或線路對應不同的效率，必須選擇合適的工作線 路。因此，必須設計相應的控制方法使系統整體效率提高。
[0004] 復合電源能量管理系統是一個多輸入多輸出系統，采用傳統的邏輯門限控制方法 不能達到系統的最高效率。盡管傳統的智能控制方法如模糊控制和遺傳算法、粒子群尋優 算法能優化系統的輸出效率，但在工作線路切換時，電壓波動很大，控制參數突變，上述優 化算法實施困難，并且不能在參數突變的情況下自適應尋優，導致系統不能實時搜索最高 效率工作模式或工作點。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型的目的是提供一種電動汽車復合電源能量管理自適應控制系統，其中 復合電源能量管理自適應控制系統分兩級控制，能自適應選擇效率最高的工作線路，并控 制雙向直流變換器最高效率工作，使系統工作在最佳狀態，保證復合電源能量管理系統高 效率工作，從而延長電動汽車的續駛里程。
[0006] 本實用新型采用的技術方案為：一種電動汽車復合電源能量管理自適應控制系 統，包括蓄電池組、雙向升降壓直流變換器、切換開關、自適應控制器、信號處理模塊、超級 電容組、電壓緩沖電路和電機逆變器；其中，蓄電池組和超級電容組分別并聯在雙向升降壓 直流變換器兩端，并分別通過線路a和線路b直接與切換開關相連；切換開關與電機逆變器 間設有電壓緩沖電路，切換開關和雙向升降壓直流變換器由自適應控制器控制，信號處理 模塊與自適應控制器連接。
[0007] 進一步，所述的切換開關同一時間只能連接線路a和線路b之中的一條。
[0008] 進一步，所述的信號處理模式將電動汽車油門踏板信號、能量源電壓信號轉化為 需求功率信號和能量源S0C信號。
[0009] 本實用新型產生的有益效果是：本實用新型中的電動汽車復合電源能量管理自 適應控制系統通過兩級控制和自適應尋優，自適應選擇效率最高的工作模式，并控制雙向 直流變換器最高效率工作，使復合電源系統在電動汽車不同運行模式下選擇合適的工作模 式，能有效提高復合電源能量管理系統的整體效率。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本實用新型中復合電源能量管理自適應控制系統結構圖；
[0011] 圖2是本實用新型中線路a選通時的復合電源能量管理系統工作示意圖；
[0012] 圖3是本實用新型中的線路b選通時的復合電源能量管理系統工作示意圖；
[0013] 圖4是本實用新型中復合電源能量管理自適應控制系統控制流程圖。
【具體實施方式】
[0014] 以下結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，實施例用來說明本發明但不限制本 發明的范圍。例如：實施例中的制動模式、能量不足模式、超級電容單獨工作模式和自適應 尋優模式反應了復合電源能量管理系統的工作特點，也可分別用能量回收模式、功率不足 模式、純超級電容輸出模式、效率尋優模式等術語替代。
[0015] 以下為本實用新型的一種實施例：
[0016] 如圖1所示，系統由蓄電池組1、雙向升降壓直流變換器3、切換開關8、自適應控 制器6、信號處理模塊7、超級電容組2、電壓緩沖電路4和電機逆變器5組成；其中，蓄電池 組1和超級電容組2分別并聯在雙向升降壓直流變換器3兩端，并分別通過線路a和線路 b直接與切換開關8相連；切換開關8與電機逆變器5間設計有電壓緩沖電路4,用來降低 線路a和線路b切換時的電壓波動；切換開關8和雙向升降壓直流變換器3均由自適應控 制器6控制。
[0017] 電動汽車的自適應復合電源能量管理系統工作時，線路a和線路b只能有一條被 切換開關8選擇：當線路a導通時線路b斷開，此時工作主電路如圖2所示；當線路b導 通時線路a斷開，此時工作主電路如圖3所示。
[0018] 具體的控制流程如圖4所示。電動汽車啟動（啟動EV)后，油門踏板信號、能量源 電壓信號被傳送至信號處理模塊7,轉化為需求功率、蓄電池組1和超級電容組2的S0C信 息。自適應控制器6根據上述信息和能量源電壓信息選擇線路a或線路b，并自適應控制雙 向升降壓直流變換器3。
[0019] 復合電源能量管理自適應控制系統分優先級和自適應尋優級兩級控制，在需求功 率小于零時，滿足優先級控制條件，切換開關8選擇線路b ;此時的工作模式為制動模式，該 模式下超級電容組2最大程度回收制動能量，自適應控制器6控制雙向升降壓直流變換器 3將多余的能量向蓄電池組1充電，此時進入步驟S1。
[0020] 在需求功率大于零時：當蓄電池組1電壓低于額定電壓時，滿足優先級控制條件， 切換開關8選擇線路a ;此時的工作模式為能量不足模式，該模式下自適應控制器6控制雙 向升降壓變換器最高效率工作，超級電容通過雙向升降壓直流變換器3提供能量或向蓄電 池組1充電，如果超級電容電壓低于下限值，超級電容組2和雙向直流變換器應停止工作， 切換為蓄電池組1單獨工作，此時進入步驟S2。
[0021] 在需求功率大于零時：當蓄電池組1電壓大于或等于額定電壓，且超級電容S0C大 于上限值0. 9時，滿足優先級控制條件，切換開關8選擇線路b ;此時的工作模式為超級電 容單獨工作模式，超級電容單獨提供能量，雙向升降壓直流變換器3和蓄電池組1不工作， 此時進入步驟S3。
[0022] Sl、S2、S3均為優先級，當不滿足優先級控制條件時，定義不滿足優先級的控制條 件為自適應目標函數的限制條件，采用自適應尋優級控制，進入步驟S4, S4為自適應尋優 級，此時的工作模式被定義為自適應尋優模式；具體的自適應目標函數為：
[0023] max ?uiem = arg max \ηΙΧΧ,(,ηΙ, η^η,,,,,η'Ι nidu-ni? {?'?a,· *b.i.
[0024] 其中，η systeni是復合電源能量管理系統的整體效率；CCCX為切換開關8選擇 線路a工作時蓄電池組效率、切換開關效率、電壓緩沖電路效率、電機逆變器效率的乘積； 是選擇線路b工作時蓄電池組效率、雙向升降壓直流變換器效率、超級電容 組效率、切換開關效率、電壓緩沖電路效率、電機逆變器效率的乘積。
[0025] 自適應目標函數通過比較線路a和線路b工作時的系統整體效率，自適應選擇系 統的最高工作效率的工作線路；當選擇線路a時，為蓄電池組1單獨工作模式，蓄電池組1 單獨提供能量；當選擇線路b時，為共同工作模式，蓄電池組1和超級電容共同工作，并且自 適應控制器6控制雙向升降壓直流變換器3最高效率工作。
[0026] 以上實施例僅是本發明較佳的實施方式，并非對本發明作任何形式上的限制，例 如，超級電容S0C上限值可根據電動汽車實際需求更換為0. 95,凡在本發明揭示的技術范 圍內，做等同替換或修飾都屬于本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種電動汽車復合電源能量管理自適應控制系統，其特征在于：包括蓄電池組、雙 向升降壓直流變換器、切換開關、自適應控制器、信號處理模塊、超級電容組、電壓緩沖電路 和電機逆變器；其中，蓄電池組和超級電容組分別并聯在雙向升降壓直流變換器兩端，并分 別通過線路a和線路b直接與切換開關相連；切換開關與電機逆變器間設有電壓緩沖電路， 切換開關和雙向升降壓直流變換器由自適應控制器控制，信號處理模塊與自適應控制器連 接。2. 根據權利要求1所述的一種電動汽車復合電源能量管理自適應控制系統，其特征在 于：所述的切換開關同一時間只能連接線路a和線路b之中的一條。3. 根據權利要求1所述的一種電動汽車復合電源能量管理自適應控制系統，其特征在 于：所述的信號處理模式將電動汽車油門踏板信號、能量源電壓信號轉化為需求功率信號 和能量源SOC信號。
【專利摘要】本實用新型提供了一種電動汽車復合電源能量管理自適應控制系統，包括蓄電池組、雙向升降壓直流變換器、切換開關、自適應控制器、信號處理模塊、超級電容組、電壓緩沖電路和電機逆變器；蓄電池組和超級電容組分別并聯在雙向升降壓直流變換器兩端，并分別通過線路a和線路b直接與切換開關相連；切換開關與電機逆變器間設有電壓緩沖電路，切換開關和雙向升降壓直流變換器由自適應控制器控制，信號處理模塊與自適應控制器連接。本實用新型通過兩級控制和自適應尋優，自適應選擇效率最高的工作模式，并控制雙向直流變換器最高效率工作，使復合電源系統在電動汽車不同運行模式下選擇合適的工作模式，能有效提高復合電源能量管理系統的整體效率。
【IPC分類】B60L11/18, B60L11/00
【公開號】CN204978281
【申請號】CN201520738682
【發明人】王斌, 鄒忠月, 徐俊, 曹秉剛, 許廣燦, 陳建
【申請人】河南速達電動汽車科技有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月22日