[發明專利]一種混合電源系統的能量管理方法

有效

• 申請號: 201911050907.8
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN112751376B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 王忠鋒;卞晶;胡志強;尚志軍;朱江;黃劍龍
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 王倩

1.一種混合電源系統的能量管理方法，其特征在于，包括以下步驟：

判斷負載需求電流Idemand是否大于0，當負載需求電流Idemand大于0時，表明負載消耗電能，此時混合電源系統放電，能量管理控制器進行電源放電控制，優先使用燃料電池進行放電；當負載需求電流Idemand小于0時，表明負載反饋電能給混合電源系統，此時混合電源系統向鋰電池和超級電容充電，能量管理控制器進行電源充電控制，優先使用超級電容進行充電；

能量管理控制器進行放電控制的過程為：

2-1)判斷負載需求電流Idemand是否大于燃料電池最大放電電流，如果負載需求電流Idemand小于或等于燃料電池最大放電電流，此時，燃料電池輸出指令電流Ifc為Idemand；鋰電池和超級電容分別輸出指令電流Ibat和Isc均為0；

2-2)如果負載需求電流Idemand大于燃料電池最大放電電流，則比較超級電容實時電壓Usc與超級電容最小放電電壓極限值Usc_min，若Usc大于Usc_min，此時燃料電池按照最大電流放電，輸出指令電流Ifc為Ifc_max即燃料電池允許的最大放電電流值，鋰電池按照設置的限定電流Ibat_set放電，輸出指令電流Ibat為Ibat_set，超級電容按照剩下所需的電流輸出，輸出指令電流Isc為負載需求電流與燃料電池和鋰電池輸出電流的差值Idemand-Ifc-Ibat；

2-3)若負載需求電流Idemand大于燃料電池最大放電電流，并且Usc小于或等于Usc_min，此時燃料電池按照最大電流放電，輸出指令電流Ifc為Ifc_max；鋰電池按照剩下所需的電流輸出，輸出指令電流Ibat為負載需求電流與燃料電池輸出電流的差值Idemand-Ifc；超級電容輸出指令電流Isc為0；

能量管理控制器進行充電控制的過程為：

3-1)判斷超級電容實時電壓Usc是否小于超級電容最大充電電壓極限值Usc_max，若Usc小于Usc_max，此時超級電容按照負載需求電流Idemand充電，輸出充電指令電流Isc為Idemand；燃料電池和鋰電池不充電，分別輸出指令電流Ifc為0，Ibat為0；

3-2)若Usc大于或等于Usc_max，此時反饋電能只能向鋰電池充電，鋰電池按照負載需求電流Idemand充電，輸出充電指令電流Ibat為Idemand；燃料電池和超級電容不充電，分別輸出指令電流Ifc為0，Isc為0；

步驟2-1)中，直流母線電壓由鋰電池維持控制，燃料電池DC/DC變換器工作于恒流放電模式，鋰電池DC/DC變換器工作于恒壓恒流模式，超級電容DC/DC變換器工作于恒流放電模式；

步驟2-2)中，直流母線電壓由超級電容維持控制，燃料電池DC/DC變換器工作于恒流放電模式，鋰電池DC/DC變換器工作于恒流放電模式、超級電容DC/DC變換器工作于恒壓恒流模式；

步驟2-3)中，直流母線電壓由鋰電池維持控制，燃料電池DC/DC變換器工作于恒流放電模式，鋰電池DC/DC變換器工作于恒壓恒流模式，超級電容DC/DC變換器工作于恒流放電模式；

步驟3-1)中，直流母線電壓由鋰電池維持控制，燃料電池DC/DC變換器工作于恒流放電模式，鋰電池DC/DC變換器工作于恒壓恒流模式，超級電容DC/DC變換器工作于恒流充電模式；

步驟3-2)中，直流母線電壓由超級電容維持控制，燃料電池DC/DC變換器工作于恒流放電模式，鋰電池DC/DC變換器工作于恒流充電模式、超級電容DC/DC變換器工作于恒壓恒流模式。

2.一種混合電源系統的能量管理系統，其特征在于，包括：燃料電池(1)通過單向DC/DC變換器(4)接于直流母線(8)，鋰電池(2)通過雙向DC/DC變換器(5)接于直流母線(8)，超級電容(3)通過雙向DC/DC變換器(6)接于直流母線(8)，負載(7)直接接于直流母線(8)，所述一種混合電源系統的能量管理系統用于執行權利要求1所述的一種混合電源系統的能量管理方法。

3.根據權利要求2所述的一種混合電源系統的能量管理系統，其特征在于，所述負載(7)為可制動型負載，既可以消耗電能，也可以回饋電能，電能在直流母線(8)與負載(7)間雙向流動。

4.根據權利要求2所述的一種混合電源系統的能量管理系統，其特征在于，還包括能量管理控制器(9)用于采集燃料電池、鋰電池和超級電容三種電源以及負載的狀態信息，并通過執行能量管理方法，向各電源及對應DC/DC控制器發送指令信息。