[发明专利]车用复合储能系统的能量管理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车用复合储能系统的能量管理方法，尤其涉及一种新能源车用复合储能系统的能量管理方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染的加重，新能源汽车逐渐得到发展，并一点点走进了人们的生活，许多汽车厂商加大了新能源车的研发投入，并通过示范性运营等方式将产品推向市场。但是目前来说，以电动汽车为代表的新能源车仍然饱受质疑，其中很大程度上是由于电池技术的瓶颈，目前的趋势是采用锂离子电池作为新能源汽车的储能装置，但锂离子电池的价格还比较高，功率密度还不够大，在实际使用过程中，寿命难以得到保证，需要定期更换，这样会进一步增加新能源汽车的使用成本。不可否认，电池技术本身也在突飞猛进的发展，但是其目前的水平仍然难以符合实际的工程需求。

为了解决这一问题，现有技术中提出了复合储能的概念，即将不同特性的储能装置结合在一个系统中，并充分发挥其各自的优势，在满足实际需求的同时，保证各部件具有较好的使用工况，保证其使用寿命。其中比较典型的方案是将锂离子电池和超级电容进行结合，锂离子电池具有大能量密度、低功率密度的特点，而超级电容正好相反，具有较高的功率密度，较长的使用寿命，但是其能量密度较低。将二者结合，可以同时保证复合储能系统的能量密度、功率密度及耐久性达到要求。当然，这需要一个合理的能量分配方法对电池、超级电容的输出功率进行调控。

复合储能系统的构型可以分为被动式、主动式和半主动式三种。被动式构型直接将电池、超级电容及总线并联在一起，超级电容起到低通滤波器的作用对电池进行滤波，其不具有控制自由度，因此超级电容不能得到充分利用，系统工作效果一般；主动式构型采用两个双向DC/DC控制器，分别将电池和超级电容同总线解耦，可以对其进行单独的控制，系统具有两个控制自由度，工作效果好，但是其成本较高；半主动式构型采用一个双向DC/DC控制器将电池或者超级电容同总线解耦，具有一个控制自由度，可以实现绝大多数能量管理方法，并同时保证了系统的较低成本。

但目前有效地通过分配电池、超级电容的功率输出的能量管理方法仍然较少。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种简单有效地车用复合储能系统的能量管理方法。

一种车用复合储能系统的能量管理方法，其中，该复合储能系统包括相互并联的电池组以及超级电容组，该能量管理方法包括以下步骤：根据车辆在k+1时刻的工作状态，判断该复合储能系统的充放电状态；当该复合储能系统处于充电状态时，检测所述超级电容组在k时刻的电压V_sc(k)，并将该超级电容组的电压V_sc(k)与所述超级电容组的满电电压V_sc-max进行比较：当V_sc(k)<V_sc-max时，则将所述车辆制动产生的再生制动能量回收至所述超级电容组，当V_sc(k)=V_sc-max时，则将所述再生制动能量回收至所述电池组；当该复合储能系统处于放电状态时，根据所述超级电容组在k时刻的电压V_sc(k)、所述电池组在k时刻的电流I_bat(k)以及该车辆在k+1时刻的整车需求功率P_demand(k+1)来分配所述超级电容组以及电池组在k+1时刻的输出功率P_bat(k+1)，P_sc(k+1)，具体包括以下步骤：采集当前第k个控制周期所述复合储能系统中的电池组的电流I_bat(k)以及所述超级电容组的电压V_sc(k)；建立一系统线性化模型，该系统线性化模型为：                                               ，，其中，，，，参数A_bat、A_SC、B_SC、B_bat、C_bat、C_SC、D_bat为常量，不随时间变化，参数K_bat(k)、K_sc(k)、K’_bat(k)随时间变化，分别为所述方程和y中泰勒展开后高阶小量的余子式，参数SOC_bat(k)和SOC_sc(k)分别为所述电池组和超级电容组在k时刻的荷电状态，P_bat(k)以及P_sc(k)分别为所述电池组和超级电容组在k时刻的输出功率；根据该系统线性化模型，预测出未来p个控制周期的所述电池组的电流I_bat（k+i|k）和所述超级电容组的电压V_sc（k+i|k），其中i=1,2，..., p；根据上述预测结果，建立累计代价方程：,其中，V_sc-ref为所述超级电容组的参考电压，参数w₁、w₂、w₃为非负权重系数；根据该累计代价方程，求得所述电池组在k+1时刻的参考电流值I_bat-ref(k+1)，其中，参考电流值I_bat-ref(k+1)为J最小时所述累计代价方程计算获得的电池组的电流值，以及根据该参考电流值I_bat-ref(k+1)、k+1时刻整车需求功率P_demand（k+1）以及k时刻所述电池组的电压E_bat(k)来确定所述电池组和超级电容组在k+1时刻的输出功率P_bat（k+1），P_sc（k+1），其中：。