基于硬件在环仿真的复合电源能量管理研究

能源短缺和环境污染已成为全世界共同面临的、亟待解决的热点问题，加速开发和推广应用以电动汽车为代表的新能源汽车已成为全球共识，新能源汽车被确定为我国七大战略性新兴产业之- 。电池技术作为三大核心技术之-备受关注，但目前广泛使用的高比能量和高比功率的动力电池难以同时兼顾高比能量和高比功率的双重需求，因此将高比能量的动力电池和高比功率的超级电容组成复合电源应用于插电式混合动力汽车上，可使动力电池和超级电容的优势得到互补，获得良好的比功率和比能量特性，成为有效的解决途径[3-6]。

为此，为降低复合电源系统的开发成本，文献13]通过将动力电池和超级电容直接并联的方式开展了复合电源系统的研究；为提高复合电源系统的可控性，科研人员提出采用模糊控制的方法去建立能量管理系统 ；科研人员日提出能量流动控制管理方法将超级电容与改进后的电机控制器相连来调控超级电容的工作电压，然后将动力电池并人母线的方案，并对电源系统单独进行了仿真研究。以上方法仅从理论计算角度做了相应研究，并未开展试验验证。因此将采用硬件在环技术去开展复合电源能量管理系统的验证工作。

2复合电源系统构架插电式混合动力汽车用复合电源系统的拓扑结构，如图 1所示。采用超级电容串联 DC/DC后再与动力电池组并联的结构。

整车控制器可以实时地监测整车行驶车速V- 动力电池组的荷电状态SOC(State ofCharge)、超级电容的电压状态SOCuc，依据驾驶员踏板信息来实时解析驱动电机控制器的功率需求 。，依据制定的控制策略获取 DC/DC变换器的目标电流/电压值，以实现超级电容的主动充、放电(超级电容充放电功率记为尸 )，发挥超级电容的主动性，优化动力电池组的工作区间.考虑到动力电池组、超级电容充放电约束函数厂( )，可得车用复合电源的控制策略示意，如图2和式(1)所示。

啬 ㈩j尸m 。 c叼 来稿日期 ：2012-03-25基金项目：国家 863计划项目(2011AA112304，2011AA11A228，2011AA1290)作者简介：朱福顺，(1976-)，男 ，辽宁，博士研究生，主要研究方向混合动力车辆驱动理论与复合电源系统控制技术；何洪文，(1975-)，男，河南，工学博士，教授，博士生导师，主要研究领域为新能源汽车总体设计和综合控制技术120 朱福顺等：基于硬件在环仿真的复合电源能量管理研究 第 1期式中： -驱动电机控制器实际输入功率； r -整车动力系统动 3.2复合电源系统实时仿真平台搭建态响应等效时间常数；%-D 变换器的工作功率；叼。广DJD 变换器的工作效率；A-超级电容的充放电状态标志，其中充电时取 l，放电时取-1。

图 1车用复合电源整车控制结构简图Fig.1 Vehicle Control Structure Diagram of a Hybrid Power System图2复合电源控制结构简图Fig.2 Hybrid Power System Control Structure Diagram3能量管理系统设计3.1逻辑门限控制策略复合电源的目标是结合超级电容的高比功率和锂离子动力电池组的高比能量的优势，组成兼有高比功率和高比能量特性的电源系统.其中，锂离子动力电池提供整车的需求能量，超级电容起到功率调节和负载均衡的作用，通过释放或吸收动力电池最优工作区间以外的电流来提供峰值助力和回收制动能量，减轻大功率或者大电流对电池的冲击，延长锂离子动力电池以及电源系统的使用寿命.采用的逻辑门限控制策略的逻辑框图(图略)。其中控制策略的决策输入变量为电机控制器Pm 、超级电容的电压状态SOC.，约束函数为：I SOCvc，

，·)：fsocw 10% (2) 妇(soc)s P (SOC)式中：SOCL、SOC 级电容状态 的最小门限和最大门限；户 -动力电池组的目标放电功率； (>O)、 k(

其中， 动电机控制器平均需求功率，低于