基于頻率分離的自適應電動汽車能量管理系統

為解決純電動汽車的電池老化問題，可以將電池和超級電容器（UC）配合使用，以減小在急加速等工況下電池的電流變化幅度，從而緩解電池的老化和電池容量的減少。在這種由兩種動力源提供動力的純電動汽車上，能量管理系統（EMS）非常關鍵，其合理分配能量需求，以提高電池的可靠性并延長電池使用壽命。

本文研究的電動汽車EMS由以下兩部分構成：電池作為主要能源和UC作為輔助能源。基于頻率分離的EMS中，整車的能量需求通過濾波器，將低頻成分輸入電池電流控制環，高頻成分輸入UC控制環。分離頻率對系統的性能影響很大，如改變分離頻率可以調整兩個動力源的功率分配。較小的分離頻率可保證電池電流更平穩，此時作為輔助能源的UC會被更多地利用，反之亦然。

當UC深度放電而不能提供高頻能量，或UC將要過充電等工況下，系統電壓閉環帶寬減小，且無法控制負荷電流變化，引起電壓大幅改變。為保證所有工況整車電壓保持恒定，提出自適應策略。根據UC充電狀態和負荷電流，當UC不能正常工作時改變分離頻率，使高頻的動力需求由電池提供，即此時電池取代UC的作用，使閉環動態性能不受UC的SOC影響。

該電動汽車自適應頻率分離EMS可以在滿足動力供應的同時，使電池的SOC和UC的電壓變化范圍得到很好的控制，提高了能量分配的自主性，同時可延長電池使用壽命，并可更好地開發利用UC的性能。通過專用測試臺架試驗驗證了這種EMS的有效性。此技術也可以很容易地擴展到其它多個動力源的系統。

刊名：Journal of Power Sources（英）

刊期：2015年第280期

作者：Adrian Florescu et al

編譯：何云廷