本發(fā)明涉及電池的放電控制，具體地涉及一種電池能量管理分層控制方法、系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、電池汽車在加速或制動時，需求功率波動較大，造成蓄電池性能衰退以及母線電壓波動。超級電容具有壽命長，功率密度高的優(yōu)點(diǎn),在汽車加速或制動時，提供或吸收峰值功率，能夠減緩電池和蓄電池的性能衰退。因此電池、鋰電池以及超級電容構(gòu)成的混合電源系統(tǒng)是電池汽車的一種典型供電方案，在考慮如何分配這三種電源的功率的能量管理策略時，通常采用滑動平均濾波對需求功率進(jìn)行低通濾波，以抑制負(fù)載功率波動對電池耐久性的影響，然而這種低通濾波方法會產(chǎn)生較大的時間滯后，會導(dǎo)致輸出結(jié)果的實時性不強(qiáng)，影響能量管理控制策略的有效性。此外，在每一層都要進(jìn)行低通濾波，導(dǎo)致算法復(fù)雜的同時進(jìn)一步導(dǎo)致濾波延時對算法有效性的不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例的目的是提供一種電池能量管理分層控制方法、系統(tǒng)及裝置，該控制方法、系統(tǒng)及裝置能夠在實現(xiàn)濾波的同時，避免產(chǎn)生時間滯后。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供一種電池能量管理分層控制方法，包括：

3、獲取總需求功率；

4、采用二階高通濾波器從所述總需求功率中分離出高頻功率；

5、將所述總需求功率和高頻功率相減，以得到低頻功率；

6、將所述高頻功率輸入超級電容中，以得到超級電容功率；

7、將所述高頻功率和超級電容功率相減；

8、將所述高頻功率和超級電容功率的差值以及所述低頻功率相加，以得到電池和鋰電池需求總功率；

9、以等效耗氫量最小為優(yōu)化目標(biāo)，影響電池性能衰退的啟停次數(shù)、功率變化率以及最大功率為約束條件，采用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法依據(jù)所述電池和鋰電池需求總功率確定最優(yōu)電池功率和鋰電池功率。

10、可選地，采用二階高通濾波器從所述總需求功率中分離出高頻功率和低頻功率包括：

11、根據(jù)公式(1)和公式(2)分離出所述高頻功率，

12、pf＝ptghpf(s)，?(1)

13、

14、plf＝pt-pf，?(3)

15、其中，pf為所述高頻功率，pt為所述總需求功率，ghpf(s)為所述傳遞函數(shù)，s為拉普拉斯算子，α為阻尼系數(shù)，ωp為濾波器的截止角頻率，plf為所述低頻功率。

16、可選地，將所述高頻功率輸入超級電容中，以得到超級電容功率包括：

17、根據(jù)公式(3)確定差值功率，

18、

19、其中，pδ為所述差值功率，δsoc為所述超級電容的平均荷電狀態(tài)，c為所述超級電容的電容值，udc為所述超級電容的端電壓；

20、根據(jù)公式(4)確定所述超級電容功率，

21、pc＝pδ+pf，?(4)

22、其中，pc為所述超級電容功率。

23、可選地，所述優(yōu)化算法的目標(biāo)函數(shù)為公式(5)，

24、

25、其中，j為所述目標(biāo)函數(shù)，k1、k2為等效因子，pfc為所述電池功率，lhvh2為電池完全燃燒后氫氣的低熱值，ηfc為電池的工作效率，δ為等效修正值，pbat為所述鋰電池功率。

26、另一方面，本發(fā)明還提供一種電池能量管理分層控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)包括處理器，所述處理器被配置成執(zhí)行如上述任一所述的控制方法。

27、再一方面，本發(fā)明還提供一種電池能量管理分層控制裝置，所述控制裝置包括：

28、功率獲取模塊，用于獲取總需求功率；

29、二階高通濾波器，用于從所述總需求功率中分離出高頻功率和低頻功率；

30、第一運(yùn)算模塊，用于將所述總需求功率和高頻功率相減，以得到低頻功率；

31、超級電容模塊，用于根據(jù)所述高頻功率得到超級電容功率；

32、第二運(yùn)算模塊，用于將所述高頻功率和超級電容功率相減；

33、第三運(yùn)算模塊，用于將所述高頻功率和超級電容功率的差值以及所述低頻功率相加，以得到電池和鋰電池需求總功率

34、算法模型模塊，用于以等效耗氫量最小為優(yōu)化目標(biāo)，影響電池性能衰退的啟停次數(shù)、功率變化率以及最大功率為約束條件，采用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法依據(jù)所述電池和鋰電池需求總功率確定最優(yōu)電池功率和鋰電池功率。

35、可選地，所述二階高通濾波器用于：

36、根據(jù)公式(1)和公式(2)分離所述高頻功率和低頻功率，

37、pf＝ptghpf(s)，?(1)

38、

39、其中，pf為所述高頻功率，pt為所述總需求功率，ghpf(s)為所述傳遞函數(shù)，s為拉普拉斯算子，α為阻尼系數(shù)，ωp為濾波器的截止角頻率。

40、可選地，所述超級電容模塊用于：

41、根據(jù)公式(3)確定差值功率，

42、

43、其中，pδ為所述差值功率，δsoc為所述超級電容模塊的平均荷電狀態(tài)，c為所述超級電容模塊的電容值，udc為所述超級電容模塊的端電壓；

44、根據(jù)公式(4)確定所述超級電容功率，

45、pc＝pδ+pf，?(4)

46、其中，pc為所述超級電容功率。

47、可選地，所述優(yōu)化算法的目標(biāo)函數(shù)為公式(5)，

48、

49、其中，j為所述目標(biāo)函數(shù)，k1、k2為等效因子，pfc為所述電池功率，lhvh2為電池完全燃燒后氫氣的低熱值，ηfc為電池的工作效率，δ為等效修正值，pbat為所述鋰電池功率。

50、再一方面，本發(fā)明還提供一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有指令，所述指令用于被機(jī)器讀取，以使得所述機(jī)器執(zhí)行如上述任一所述的控制方法。

51、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的電池能量管理分層控制方法、系統(tǒng)及裝置通過采用二階高通濾波器進(jìn)行功率分離，再結(jié)合超級電容的特性確定電池和鋰電池需求總功率，相較于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明提供的方法通過采用高通濾波器，將原始的需求總功率和高通濾波器相減，替代了現(xiàn)有的低通濾波器，消除了由低通濾波器帶來的滯后效應(yīng)。

52、本發(fā)明實施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實施方式部分予以詳細(xì)說明。

技術(shù)特征：

1.一種電池能量管理分層控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，采用二階高通濾波器從所述總需求功率中分離出高頻功率包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，將所述高頻功率輸入超級電容中，以得到超級電容功率包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述優(yōu)化算法的目標(biāo)函數(shù)為公式(5)，

5.一種電池能量管理分層控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)包括處理器，所述處理器被配置成執(zhí)行如權(quán)利要求1至4任一所述的控制方法。

6.一種電池能量管理分層控制裝置，其特征在于，所述控制裝置包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述二階高通濾波器用于：

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述超級電容模塊用于：

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制裝置，其特征在于，所述優(yōu)化算法的目標(biāo)函數(shù)為公式(5)，

10.一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其特征在于，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有指令，所述指令用于被機(jī)器讀取，以使得所述機(jī)器執(zhí)行如權(quán)利要求1至4任一所述的控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實施例提供一種電池能量管理分層控制方法、系統(tǒng)及裝置，屬于電池的放電控制技術(shù)領(lǐng)域。所述控制方法包括：獲取總需求功率；采用二階高通濾波器從所述總需求功率中分離出高頻功率；將所述總需求功率和高頻功率相減，以得到低頻功率；將所述高頻功率輸入超級電容中，以得到超級電容功率；將所述高頻功率和超級電容功率相減；將所述高頻功率和超級電容功率的差值以及所述低頻功率相加，以得到電池和鋰電池需求總功率；以等效耗氫量最小為優(yōu)化目標(biāo)，影響電池性能衰退的啟停次數(shù)、功率變化率以及最大功率為約束條件，采用預(yù)設(shè)的優(yōu)化算法依據(jù)所述電池和鋰電池需求總功率確定最優(yōu)電池功率和鋰電池功率。

技術(shù)研發(fā)人員：曾國建,吉祥,項文,徐磊磊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽銳能科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2