[发明专利]一种电动汽车用混合能量源系统及其控制策略

说明书

本发明公开了一种电动汽车用混合能量源系统及其控制策略，包括硬件电路和控制器；所述硬件电路包括：电池组，超级电容组，所述电池组和超级电容组分别与直流母线相连接的双向DC/DC接口电路一、双向DC/DC接口电路二，所述电池组和超级电容组之间的接口电路；所述控制器包括接口电路控制器和能量管理控制器。所述接口电路控制器既可以按照电池组充放电均压控制程序维持各电池单体电压在充放电过程中的动态均衡；还可以产生控制信号实现两类储能源的直接能量交换，使超级电容运行于较佳的荷电状态，充分发挥其功率调节能力。所述能量管理控制器实现了功率在蓄电池与超级电容器之间的合理分配。

技术领域

本发明涉及储能技术、电源领域，特指一种电动汽车用混合能量源系统及其控制策略，适用于电动汽车、城市轨道交通等混合能量源系统。

背景技术

在石油短缺，公众环保意识显著增强，政府推动、法律法规日臻完善，以及民众对电动汽车认可程度提高的大环境下，电动汽车正在引领世界汽车业的发展潮流。可靠、高效和低成本的动力系统是任何类型电动汽车的关键，其中的能量存储技术也是目前制约电动汽车发展的关键因素之一，超级电容器作为一种新型的储能元件，其性能优越，尤其是功率密度很高，因此可以作为辅助能源，和动力电池构成电动汽车的混合能量源，弥补传统电动汽车的不足之处，提供汽车启动、加速以及爬坡时短时的大功率，特别是电动汽车下坡或者减速的时候，由超级电容器吸收能量，既实现制动能量回收，又保护电池免受大电流的冲击，维护了电池的健康，同时又提高了能量回收的效率。

由于动力电池单体的电压等级低，要想得到电压等级高的动力电池组必须由多个动力电池单体串联得到，而研究与实践表明，由于电池单体之间特性的差异，使得串联电池组的使用寿命远短于单个动力电池，为了提高电池组的使用寿命，必须要为电池组设置电压均衡装置维护各电池单体在充放电过程中电压的动态均衡，弥补各电池单体之间的不一致性。

电动汽车能充分发挥加减速、启动和制动的优良性能是与超级电容的可靠工作密不可分的，当电动汽车启动或加速时，需要超级电容中存储较多的能量，保证电动汽车的加速性能；当汽车在制动或减速时，应当储存比较少的能量，以便在制动过程中接受较多的能量，因而超级电容的荷电状态对于电动汽车的可靠运行，提高汽车行驶性能是极其重要的。

混合储能系统在平抑负载功率波动，保持系统功率平衡，稳定直流母线电压中起着重要作用。考虑到动力电池能量密度大，超级电容功率密度高，响应速度快的特点，在混合储能系统中，动力电池和超级电容之间的功率合理分配是至关重要的，其对于减小系统功率突变对电池造成的冲击，延长电池的使用寿命具有重要作用。

鉴于此，有必要发明一种新的混合能量源系统，使用有效的控制策略、较低的成本既要解决电池组充放电时的动态均压问题，也要使超级电容运行于较佳的荷电状态从而可靠的工作，考虑到系统功率分配和直流母线电压稳定两个重要控制目标，最终实现高效、可靠的混合能量源系统。

发明内容

本发明的目的是针对混合能量源电动汽车中存在的技术问题，提出了一种电动汽车用混合能量源系统及其控制策略。

本发明采用的技术方案为：一种电动汽车用混合能量源系统，包括硬件电路和控制器；

所述硬件电路包括：

电池组，

超级电容组，

所述电池组和超级电容组分别与直流母线相连接的双向DC/DC接口电路一、双向DC/DC接口电路二，

所述电池组和超级电容组之间的接口电路；

所述控制器包括接口电路控制器和能量管理控制器。

上述电动汽车用混合能量源系统的控制策略，包括：