[发明专利]蓄电池/超级电容器耦合电源系统及功率分配控制方法

说明书

本发明公开了蓄电池/超级电容器耦合电源系统及功率分配控制方法，新型蓄电池/超级电容器混合电源系统利用超级电容器串并联切换技术，提高了混合电源系统的功率输出范围，能够满足更多工况的功率需求，用于新能源汽车电储能技术和多能源功率分配控制技术领域，目的是满足混合电源系统电能量高效转化，实现多能源功率合理分配控制。本发明提出一种混合电源系统功率分配控制方法，将系统能量转化效率作为优化目标，蓄电池、超级电容器和功率变换器的工作效率、蓄电池和超级电容器电压电流范围作为约束条件，通过遗传算法全局寻优，准确高效地分配需求功率，充分发挥各储能元件的优势，减少系统能量流动中的能量损失。

技术领域

本发明属于新能源汽车电储能技术和多能源功率分配控制技术领域，具体涉及了一种新型蓄电池/超级电容器耦合电源系统及功率分配控制方法。

背景技术

随着混合动力汽车和纯电动汽车的快速发展，人们对动力电池寿命和续驶里程的要求越来越高，传统的单一蓄电池储能装置已经无法满足人们的需求，两种或两种以上储能元件进行串并联组合得到一种混合电源结构，将其应用于车载储能系统之后，发现高比功率超级电容和高比能量蓄电池搭配使用的混合电源系统，在很大程度上满足了车载电源对高能量、大功率、小体积的技术要求。

传统的混合电源功率分配控制均具有其局限性，逻辑门限控制方法的灵活性较差，在情况复杂多变的工况下功率分配控制效果不明显；模糊控制策略在解决复合电源系统的功率分配问题时，由于其技术成熟、操作简单、较易实现，应用比较广泛，但是该方法只能对功率进行大致的分配，不能根据车辆当前工况进行精确地功率分配；实时优化控制策略因控制量多，计算量大，因其由芯片实现实时控制成本较高，很难在电动汽车上推广应用；全局优化控制策略能够在汽车循环工况下实现全局最优，但是由于很难预测实际车辆的当前工况，因此实际应用较困难；合理有效的混合电源功率分配控制方法能够最大限度发挥混合电源中各储能元件的优势，提高能源利用率，延长蓄电池使用寿命，提升续航里程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型蓄电池/超级电容器耦合电源系统及其功率分配控制方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：

蓄电池/超级电容器耦合电源系统，包括耦合电源、双向直流功率变换器BDPC-1、BDPC-2、H桥直流变换器以及电机，并且，所述耦合电源包括蓄电池、可串并联切换的超级电容器组；双向直流功率变换器BDPC-1的第一输入端[b]与蓄电池的第一输出端[a]相连接，双向直流功率变换器BDPC-1的第二输入端[d]与蓄电池第二输出端[c]相连接，蓄电池为双向直流功率变换器提供电能，双向直流功率变换器BDPC-1的第一输出端[e]与H桥直流逆变器的第一输入端[f]相连接，双向直流功率变换器BDPC-1的第二输出端[g]与H桥直流逆变器的第二输入端[h]相连接；双向直流功率变换器BDPC-2的第一输入端[j]与可串并联切换的超级电容器的第一输出端[i]相连接，双向直流功率变换器BDPC-2的第二输入端[n]与可串并联切换的超级电容器第二输出端[m]相连接，可串并联切换的超级电容器为双向直流功率变换器提供电能，双向直流功率变换器BDPC-2的第一输出端[o]与H桥直流逆变器的第三输入端[p]相连接，双向直流功率变换器BDPC-2的第二输出端[q]与桥式逆变器的第四输入端[r]相连接，H桥直流逆变器的第一连接点[X]与电机[M]的第一输入端[A]相连接，H桥直流逆变器的第二连接点[Y]与电机[M]的第二输入端[B]相连接，双向直流功率变换器BDPC-1和BDPC-2通过桥式逆变器为电机[M]提供电能，或者电机[M]通过H桥直流逆变器向双向直流功率变换器BDPC-1和BDPC-2输出电能。

蓄电池/超级电容器耦合电源系统的功率分配控制方法，包括如下步骤：