[发明专利]基于锂电池功率估计的混合储能控制系统及其能量管理方法

权利要求书

1.一种基于锂电池功率估计的混合储能系统能量管理方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，采集锂电池组的开路电压、电流和SOC；

步骤2，根据锂电池组的开路电压、电流，采用最小二乘法根据开路电压和电流对锂电池组进行参数辨识，基于采集得到的SOC以及辨识得到的参数估计当前锂电池组的最大充放电功率；

步骤3，将当前锂电池组的最大充放电功率作为自适应控制的上限和下限，进而采用自适应下垂控制策略对锂电池组的分配功率进行限制；

对锂电池组分配功率限制的表达式为：

式中，为锂电池组的分配功率；λ₁和λ₂为两个斜向量，U_bus为混合储能系统的直流母线实时电压，U_ref为直流母线参考电压，ΔU为直流母线的电压允许浮动范围；U_H1＝U_ref+ΔU，U_L1＝U_ref-ΔU；U_H1和U_L1，是直流母线的电压允许浮动范围的上限和下限；U_H2和U_L2，是对锂电池组分配功率时其判据母线电压的上极限值和下极限值；和为锂电池组当前时刻k的最大充电功率和最大放电功率；

步骤4，根据电动汽车的当前工况计算混合储能系统的总需求功率，结合锂电池组的分配功率，对超级电容组进行功率分配；

步骤5，基于锂电池组和超级电容组的分配功率，生成对应的控制信号；所述控制信号用于决定锂电池组和超级电容组各自双向DC/DC模块的PWM波占空比，满足锂电池组和超级电容组分别转换输出的功率为各自的分配功率；

步骤6，将控制信号进行电平转换，生成锂电池组和超级电容组各自DC/DC模块的驱动信号，使锂电池组和超级电容组各自DC/DC模块的MOS管在相应驱动信号的作用下开闭，使锂电池组和超级电容组进行升降压变换，综合为电动汽车提供总需求功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2中在对锂电池组进行参数辨识时，使用一阶RC模型对锂电池组进行等效，辨识的参数包括等效电阻R₀、极化电阻R_p和极化电容C_p；按以下公式计算锂电池组的极化电压U_p和终端电压U_t,k；

式中，U_OCV和I_b分别为锂电池组的开路电压和锂电池组电流；

估计当前锂电池组的最大充放电功率的方法为：

(1)根据采集的开路电压U_OCV，确定对锂电池组最大充放电电流的第一限制值：

其中，和分别为根据开路电压U_OCV确定得到的锂电池最大充电电流和最大放电电流的第一限制值，α_p为中间变量，α_p＝exp(-T_s/R_pC_p)；U_t,max为锂电池组终端的上截止电压，U_t,min为锂电池组终端的下截止电压；下标k表示当前时刻为k；

(2)根据采集的SOC，确定对锂电池组最大充放电电流的第二限制值：

其中，和分别为根据SOC确定得到的锂电池组最大充电电流和最大放电电流的第二限制值；z_k代表锂电池实时SOC，z_max为锂电池最大SOC，z_max＝1，z_min为锂电池最小SOC，z_min＝0.05；C_a为锂电池组的容量，T_s为采样时间；

(3)将混合储能系统直流母线的最大电流作为锂电池组最大充电电流和最大放电电流的第三限制值；

(4)将锂电池组最大充电电流和最大放电电流的第一、第二、第三限制值中的最大值，作为锂电池组实际允许的最大充电电流和最大放电电流

(5)根据锂电池实际允许的最大充电电流和最大放电电流计算锂电池组的最大充放电功率：

其中，和为计算得到锂电池组当前时刻k的最大充电功率和最大放电功率。