能源管理策略和能源儲(chǔ)存系統(tǒng)(ESS)的組件在混合動(dòng)力汽車(HEV)、插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PHEV)和全電動(dòng)汽車(EV)中起著關(guān)鍵作用，因?yàn)樯鲜鏊熊囕v類型都要求其電池有較長(zhǎng)的周期壽命，以避免電池組的經(jīng)常更換帶來的不便和經(jīng)濟(jì)成本。其中，純電動(dòng)汽車的電池面臨著頻繁的充電和放電操作，這對(duì)電池壽命有不利影響。因此，將超級(jí)電容器(SCs)和電池功能結(jié)合起來的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(HESS)可以成為延長(zhǎng)電池壽命的有效解決方案。本文闡述了HESS的動(dòng)態(tài)模型、優(yōu)化策略，也為優(yōu)化策略進(jìn)行了進(jìn)一步討論。

半主動(dòng)HESS拓?fù)湓韴D和控制流程圖

如上圖所示，半主動(dòng)HESS控制系統(tǒng)由幾個(gè)子系統(tǒng)組成：驅(qū)動(dòng)程序、電池組、超級(jí)電容器、DC/DC變換器、電機(jī)、控制器和汽車底盤。在能量管理算法中，雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器對(duì)直流母線總線進(jìn)行電壓變換，這是我們所在系統(tǒng)的唯一優(yōu)化執(zhí)行器。高優(yōu)先級(jí)控制器負(fù)責(zé)收集超級(jí)電容器、電池和功率鏈的信息，計(jì)算超級(jí)電容器的功率需求，并通過DC/DC轉(zhuǎn)換器控制超級(jí)電容器的功率?；旌夏茉磧?chǔ)存系統(tǒng)的特點(diǎn)在于電池被動(dòng)地連接到直流母線上，根據(jù)不同的能量鏈儲(chǔ)能放能。而系統(tǒng)中的監(jiān)控器實(shí)現(xiàn)了電池和SC包之間的功率分配。

超級(jí)電容器量化過程

對(duì)以半主動(dòng)HESS作為能源供應(yīng)系統(tǒng)的混合能源電動(dòng)汽車，我們采用動(dòng)態(tài)程序（Dynamic Programm）方法作為最優(yōu)控制策略來尋找全局最優(yōu)解。主要的理念是將HESS的循環(huán)周期成本基于UDDSO（城市駕駛功率日程)來最小化能源消耗。值得指出的是，CBDC對(duì)這項(xiàng)研究具有重要意義，因?yàn)橹饕芯康膶?duì)象是針對(duì)在中國(guó)使用的公交車系統(tǒng)。

優(yōu)化策略的流程圖

從優(yōu)化策略流程圖中可以看出，電動(dòng)汽車中電池狀態(tài)（SOC）應(yīng)該控制在0.5以上。若超級(jí)電容器電壓小于0.5的最大值時(shí)，電池將對(duì)超級(jí)電容器充電。該優(yōu)化策略可以很容易實(shí)現(xiàn)且計(jì)算成本較低。

然而，在實(shí)際應(yīng)用中，并不是所有的特征都能被考慮到，因?yàn)殛P(guān)于真實(shí)駕駛情況的信息很難預(yù)測(cè)。與只使用電池的配置相比，由基于規(guī)則策略所控制的HESS，基本可以減少60%ESS生命周期成本。這驗(yàn)證了在ESS中采用超級(jí)電容的有效性和基于規(guī)則的策略的有效性。此外，我們也可以通過增加超級(jí)電容器數(shù)量來改進(jìn)基于規(guī)則策略的性能。

英文原文作者：

Ziyou Song, Heath Hofmann, Jianqiu Li, Xuebing Han, Minggao Ouyang

英文原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261914011696?via%3Dihub