[发明专利]一种车载混合动力系统的实时功率分配控制方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆的智能控制领域，尤其是涉及了一种车载混合动力系统的实时功率分配控制方法。

背景技术

随着科技的进步与发展，一些新兴的能源系统，如燃料电池系统、电池动力系统以及超级电容系统，以其能量转化率高、零排放的优点，正在越来越广泛的被应用于新能源车辆动力系统中。针对不同能源系统的特定优势，实际应用中常常将两种不同能源系统分别作为主能源和辅助能源系统进行混合构成车载动力系统(如燃料电池-电池混合动力系统，电池-超级电容混合动力系统)，进而提升系统的对频繁突变的负载功率需求的动态响应性能以及其能量转化效率。在混合动力系统中，作为主能源的能源系统一般具有能量密度高，但功率密度低(功率输出响应速度慢)的特点，这意味着主能源的动态响应速度较慢。作为互补，辅助能源系统具有能量密度低，功率密度高(功率输出响应速度快)的特点。

图1所示是本发明所研究的混合动力系统的结构示意图，其中主能源与辅助能源以并联的方式进行耦合，然后连接到系统总线上，为负载提供能量。这一混合动力系统以其对高频负载功率需求响应快以及成本低的特点，广泛地被车载混合动力系统开发者所采用。

在辅助能源为电池动力系统的情况下，由于电池的荷电状态(SOC)不可测，目前的控制方法不能保证对电池SOC较为精确的调节控制。然而SOC是反映电池是否过充或过放的一个重要指标，因此对SOC的调节控制具有重要意义，同时SOC的精确控制可以为车载混合动力系统的上层管理方案提供更多地自由度。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种车载混合动力系统的实时功率分配控制方法，针对主能量源系统动态响应慢的特性以及快速突变的实际动态工况，基于自适应控制理论进行实时功率分配控制，对主能源输出电流进行设计，进而实现实时功率分配控制，从而解决了车载混合动力系统对负载功率需求的实时动态估计和跟踪问题以及对混合系统的安全保护问题。

本发明采用的技术方案是采用以下步骤：

1)对混合动力系统的关键特征参数采用自适应更新律进行在线估计；

2)基于关键特征参数估计值构建虚拟负载电流的在线更新律，对能源系统进行实时功率分配。

本发明的混合动力系统指的是两个能源系统以并联的方式进行耦合共同为负载提供能量的动力系统，具体实施中可以是车载双能源(主能源+辅助能源)电力混合动力系统，如燃料电池-电池混合动力系统，电池-超级电容混合动力系统。在这一类型混合动力系统中，只有主能源的输出电流可以被直接控制，所以称为电流型主能源。

所述的关键特征参数包括辅助能源等效内阻和负载等效电阻。

所述步骤1)具体是对辅助能源等效内阻采用以下公式(1)表示的自适应更新律进行估计：

其中，q₁表示辅助能源自适应因子，c₁表示辅助能源中间变量，R₀表示辅助能源等效内阻实际值，表示辅助能源等效内阻估计值；γ₁是辅助能源自适应增益正常数，需要在实际应用中根据经验人为选取；R_0，max与R_0，min分别表示辅助能源等效内阻R₀的上界和下界，都是正值；V为总线电压，为辅助能源开路电压设定值，对应于辅助能荷电状态(SOC)；i_f为辅助能量源电流，表示实际负载电流i_l与所设计的虚拟负载电流的偏差，即

从而使得辅助能源等效内阻估计值在辅助能源等效内阻实际值R₀的上下界范围之内，即为

其中，上界R_0，max大于辅助能源等效内阻实际值R₀的上确界，下界R_0，min大于辅助能源等效内阻实际值R₀的下确界。

在实际应用中，R_0，max与R_0，min的选取在满足条件R_0，min≤R₀≤R_0，max的情况下，同时要综合考虑控制方法的实际控制效果，这也意味着R_0，max的选择要适当大于辅助能源等效内阻R₀的上确界，相应的，R_0，min的选取要适当小于辅助能源等效内阻R₀的下确界。

所述步骤1)具体是：