[發明專利]一種電動汽車用混合能量源系統及其控制策略

有效

• 申請號: 201810442005.8
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108512239B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 丁石川;尉寶磊;杭俊;柳璐;方潔
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/24;H02J7/00;H02J7/34;B60L50/40;B60L50/60;B60L58/12;B60L58/22
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發明公開了一種電動汽車用混合能量源系統及其控制策略，包括硬件電路和控制器；所述硬件電路包括：電池組，超級電容組，所述電池組和超級電容組分別與直流母線相連接的雙向DC/DC接口電路一、雙向DC/DC接口電路二，所述電池組和超級電容組之間的接口電路；所述控制器包括接口電路控制器和能量管理控制器。所述接口電路控制器既可以按照電池組充放電均壓控制程序維持各電池單體電壓在充放電過程中的動態均衡；還可以產生控制信號實現兩類儲能源的直接能量交換，使超級電容運行于較佳的荷電狀態，充分發揮其功率調節能力。所述能量管理控制器實現了功率在蓄電池與超級電容器之間的合理分配。

技術領域

本發明涉及儲能技術、電源領域，特指一種電動汽車用混合能量源系統及其控制策略，適用于電動汽車、城市軌道交通等混合能量源系統。

背景技術

在石油短缺，公眾環保意識顯著增強，政府推動、法律法規日臻完善，以及民眾對電動汽車認可程度提高的大環境下，電動汽車正在引領世界汽車業的發展潮流。可靠、高效和低成本的動力系統是任何類型電動汽車的關鍵，其中的能量存儲技術也是目前制約電動汽車發展的關鍵因素之一，超級電容器作為一種新型的儲能元件，其性能優越，尤其是功率密度很高，因此可以作為輔助能源，和動力電池構成電動汽車的混合能量源，彌補傳統電動汽車的不足之處，提供汽車啟動、加速以及爬坡時短時的大功率，特別是電動汽車下坡或者減速的時候，由超級電容器吸收能量，既實現制動能量回收，又保護電池免受大電流的沖擊，維護了電池的健康，同時又提高了能量回收的效率。

由于動力電池單體的電壓等級低，要想得到電壓等級高的動力電池組必須由多個動力電池單體串聯得到，而研究與實踐表明，由于電池單體之間特性的差異，使得串聯電池組的使用壽命遠短于單個動力電池，為了提高電池組的使用壽命，必須要為電池組設置電壓均衡裝置維護各電池單體在充放電過程中電壓的動態均衡，彌補各電池單體之間的不一致性。

電動汽車能充分發揮加減速、啟動和制動的優良性能是與超級電容的可靠工作密不可分的，當電動汽車啟動或加速時，需要超級電容中存儲較多的能量，保證電動汽車的加速性能；當汽車在制動或減速時，應當儲存比較少的能量，以便在制動過程中接受較多的能量，因而超級電容的荷電狀態對于電動汽車的可靠運行，提高汽車行駛性能是極其重要的。

混合儲能系統在平抑負載功率波動，保持系統功率平衡，穩定直流母線電壓中起著重要作用。考慮到動力電池能量密度大，超級電容功率密度高，響應速度快的特點，在混合儲能系統中，動力電池和超級電容之間的功率合理分配是至關重要的，其對于減小系統功率突變對電池造成的沖擊，延長電池的使用壽命具有重要作用。

鑒于此，有必要發明一種新的混合能量源系統，使用有效的控制策略、較低的成本既要解決電池組充放電時的動態均壓問題，也要使超級電容運行于較佳的荷電狀態從而可靠的工作，考慮到系統功率分配和直流母線電壓穩定兩個重要控制目標，最終實現高效、可靠的混合能量源系統。

發明內容

本發明的目的是針對混合能量源電動汽車中存在的技術問題，提出了一種電動汽車用混合能量源系統及其控制策略。

本發明采用的技術方案為：一種電動汽車用混合能量源系統，包括硬件電路和控制器；

所述硬件電路包括：

電池組，

超級電容組，

所述電池組和超級電容組分別與直流母線相連接的雙向DC/DC接口電路一、雙向DC/DC接口電路二，

所述電池組和超級電容組之間的接口電路；

所述控制器包括接口電路控制器和能量管理控制器。

上述電動汽車用混合能量源系統的控制策略，包括：