基于頻率分離的自適應(yīng)電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)

為解決純電動(dòng)汽車的電池老化問題，可以將電池和超級(jí)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(dòng)力源提供動(dòng)力的純電動(dòng)汽車上，能量管理系統(tǒng)（EMS）非常關(guān)鍵，其合理分配能量需求，以提高電池的可靠性并延長(zhǎng)電池使用壽命。

本文研究的電動(dòng)汽車EMS由以下兩部分構(gòu)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(huán)，高頻成分輸入U(xiǎn)C控制環(huán)。分離頻率對(duì)系統(tǒng)的性能影響很大，如改變分離頻率可以調(diào)整兩個(gè)動(dòng)力源的功率分配。較小的分離頻率可保證電池電流更平穩(wěn)，此時(shí)作為輔助能源的UC會(huì)被更多地利用，反之亦然。

當(dāng)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(tǒng)電壓閉環(huán)帶寬減小，且無法控制負(fù)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(yīng)策略。根據(jù)UC充電狀態(tài)和負(fù)荷電流，當(dāng)UC不能正常工作時(shí)改變分離頻率，使高頻的動(dòng)力需求由電池提供，即此時(shí)電池取代UC的作用，使閉環(huán)動(dòng)態(tài)性能不受UC的SOC影響。

該電動(dòng)汽車自適應(yīng)頻率分離EMS可以在滿足動(dòng)力供應(yīng)的同時(shí)，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(shí)可延長(zhǎng)電池使用壽命，并可更好地開發(fā)利用UC的性能。通過專用測(cè)試臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了這種EMS的有效性。此技術(shù)也可以很容易地?cái)U(kuò)展到其它多個(gè)動(dòng)力源的系統(tǒng)。

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