太阳能混合动力汽车的供能管理与控制

太阳能混合动力汽车的供能管理与控制

混合动力系统是指包含多种不同性质能量来源的动力系统，如太阳能光伏发电系统、燃料电池、存储电池和超级电容等，其中太阳能光伏发电因其具有清洁、高效和可靠性高等特征而使其成为最具潜力的能量来源。太阳能光伏发电系统在汽车稳态条件下能保证汽车的功率需求，但在起动、加速等瞬态条件下却经常不能满足功率需求且响应速度较慢，因此多将太阳能光伏发电系统与电池、超级电容等能量存储系统联合使用。对此，本文给出一种包含太阳能光伏发电系统和能量存储系统的动力系统，并对该系统的能量管理和控制进行了分析。

出于对节能环保的考虑，该动力系统以太阳能光伏发电系统作为主要能源，能量存储系统作为辅助能源。太阳能光伏发电系统包含8块发电功率为150W的太阳能光伏发电板，并通过两个直流-直流转换器与动力系统的直流电路总线相连。能量存储系统则选择额定电压为72V、额定容量为12.5Ah的铅酸电池，其通过一个直流-直流降压-升压转换器与直流电路总线相连。太阳能光伏发电系统利用最大功率跟踪算法实现控制，以保证获取的太阳能最大。铅酸电池除存储来自电网和太阳能光伏发电系统的电能外，还可对制动能量进行回收。对整个动力系统的控制重点在于对直流电路总线电压的控制，包括光伏发电系统的外部电压回路和铅酸电池的内部电流回路。当汽车功率需求增加或太阳能光伏发电系统发电功率下降时，铅酸电池提供的电流将增加，以保证电路总线中电流稳定并满足汽车功率需求。当太阳能光伏发电系统发电功率高于汽车功率需求时，采用外部电压回路为铅酸电池充电，保证电路总线电压稳定。基于Matlab/Simulink对整个动力系统和控制策略进行仿真，采用了新欧洲标准驾驶循环（NEDC）工况。仿真结果显示，该动力系统和控制策略能够满足汽车行驶时的功率需求，且能保证汽车在起动和加速时较快的动态响应。

B.Bendjediaetal.2015 4thInternationalConference on Electrical Engineering，Boumerdes Dec.13-15，2015.

编译：李臣