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原文传递一种基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统及其控制方法

专利名称：	一种基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统及其控制方法，系统包括：超级电容、锂电池、两个DC\DC转换器、驱动模块、采集电路和控制模块。控制方法为，先通过电压环控制得到负载需求的总参考电流；再利用自适应小波转换算法对负载需求的总参考电流进行小波变换，得到高频电流分量和低频电流分量，并将其中的低频电流分量作为锂电池的参考电流，高频电流分量作为超级电容的参考电流；然后通过控制模块的电流环实时跟踪锂电池和超级电容的参考电流，实现负载需求功率的实时分配。本发明充分利用了超级电容，并有效地保护了锂电池。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	彭军;王瑞;黄志武;李恒;杨迎泽;蒋富;刘伟荣;张晓勇;周艳辉
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-06-07T00:00:00+0800
申请号：	CN201910180965.6
公开号：	CN109849693A
代理机构：	长沙市融智专利事务所(普通合伙)
代理人：	杨萍
分类号：	B60L50/40(2019.01);B;B60;B60L;B60L50
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统，其特征在于，包括锂电池、超级电容、第一DC/DC转换器、第二DC/DC转换器、控制模块、驱动模块、采集模块；第一DC/DC转换器一侧连接锂电池，另一侧连接总线负载；第二DC/DC转换器一侧连接超级电容，另一侧连接总线负载；第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器连接总线负载的一侧相互并联，且还并联有一个输出滤波电容；所述采集模块用于实时采集锂电池的电流IBat(t)、超级电容的电压VSC(t)和电流ISC(t)以及负载端的总线电压VBus(t)，t表示时刻，t＝1,2,…；所述控制模块根据采集模块采集的信号，采用自适应小波转换算法，计算得到控制信号；所述驱动模块接收控制模块的控制信号，对第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器中功率管的通断进行控制。 2.一种基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统的控制方法，其特征在于所述电动汽车混合能源管理系统为权利要求1所述的系统，所述控制模块根据采集模块采集的信号，采用自适应小波转换算法，计算得到控制信号，步骤如下：步骤1、将给定的总线参考电压和采集到的总线电压输入电压闭环电路，电压闭环电路先将总线参考电压和采集到的总线电压作差，再将得到的差值输入PI控制模块，得到负载需求的总参考电流ILoad；步骤2、利用自适应小波转换算法对负载需求的总参考电流进行小波变换，得到高频电流分量和低频电流分量，并将其中的低频电流分量作为锂电池的参考电流，高频电流分量作为超级电容的参考电流；步骤3、将锂电池的参考电流和采集的锂电池电流输入第一电流闭环电路，第一电流闭环电路先将锂电池的参考电流和采集的锂电池电流作差，再将得到的差值依次输入PI控制模块和PWM模块，得到占空比DBAT；将超级电容的参考电流和采集的超级电容电流输入第二电流闭环电路，第二在电流闭环电路先将超级电容电池的参考电流和采集的超级电容电池电流作差，再将得到的差值依次输入PI控制模块和PWM模块，得到输出占空比DSC；步骤4、将占空比DBAT和DSC输入到驱动模块，分别生成带死区时间的两路互补的驱动信号，分别作为第一DC/DC转换器和第二DC/DC转换器两个功率管的控制信号。 3.根据权利要求2所述的基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2中，自适应小波转换算法通过以下步骤确定小波转换的分解层数Lwt：步骤2.1、基于采集到的超级电容电压VSC(t)，计算超级电容荷电状态SOCSC(t)；基于采集到的锂电池电流IBat(t)，计算锂电池的电荷状态SOCBat(t)；步骤2.2、根据负载功率P和超级电容的荷电状态SOCSC(t)，确定超级电容的充/放电等级LSC；步骤2.3、根据负载功率P、锂电池的荷电状态SOCBat(t)和超级电容的充/放电等级LSC，自适应得到小波转换的分解层数Lwt。 4.根据权利要求3所述的基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统的控制方法，其特征在于，所步骤2.2中，负载功率P的计算公式为： Fr＝CrMg Fd＝0.5ρACdV2 其中，M为电动汽车的质量，a为电动汽车的加速度，Fr和Fd为中间变量，V为电动汽车的速度，Cr为电动汽车的滚动阻力系数，g为重力加速度，ρ为空气密度(1.29kg/m3)，A为电动汽车的前区面积，Cd为电动汽车的气动阻力系数，ηdr和ηfb分别为电动汽车的电能转换效率和动能反馈效率；其中M、Cr、A、Cd、ηdr和ηfb均为电动汽车固有参数，a和V通过汽车上的传感器数据获得。 5.根据权利要求3所述的基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统的控制方法，其特征在于，所步骤2.1中，超级电容的荷电状态SOCSC(t)的计算公式为：其中，VSC_norm表示超级电容的标称电压；锂电池的电荷状态SOC的计算公式为： SOCBat(0)＝(Q0/Q)·100％其中，SOCBat(0)为锂电池的初始电荷状态，Q0为锂电池的初始电荷量，Q为锂电池的标称容量。 6.根据权利要求3所述的基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2.2中，超级电容的充/放电等级LSC根据以下方法确定： 1)当P≥0.9Pbat_max,时，得到超级电容的充/放电等级LSC＝1； 2)当P≥0.9Pbat_max,时，得到超级电容的充/放电等级LSC＝2； 3)当时，得到超级电容的充/放电等级LSC＝3； 4)当时，得到超级电容的充/放电等级LSC＝4； 5)当时，得到超级电容的充/放电等级LSC＝5； 6)当时，得到超级电容的充/放电等级LSC＝6； 7)当时，得到超级电容的充/放电等级LSC＝7； 8)当P<0,时，得到超级电容的充/放电等级LSC＝8；其中，为超级电容荷电状态的5个阈值，基于模糊控制的方法得到，Pbat_max为电池所能输出的最大功率；若P<0,则不进行小波分解，直接由锂电池吸收回馈的能量。 7.根据权利要求6所述的基于自适应小波转换的电动汽车混合能源管理系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2.3中，小波转换的分解层数Lwt根据以下方法确定： 1)当P≥0.9Pbat_max,LSC＝1时，自适应得到小波转换的分解层数Lwt＝1； 2)当时，自适应得到小波转换的分解层数Lwt＝2； 3)当时，自适应得到小波转换的分解层数Lwt＝3； 4)当时，自适应得到小波转换的分解层数Lwt＝4； 5)当时，自适应得到小波转换的分解层数Lwt＝5；其中，和为超级电容荷电状态的两个阈值，基于模糊控制的方法得到。
所属类别：	发明专利