能源管理策略和能源儲存系統(tǒng)(ESS)的組件在混合動力汽車(HEV)、插電式混合動力電動汽車(PHEV)和全電動汽車(EV)中起著關鍵作用，因為上述所有車輛類型都要求其電池有較長的周期壽命，以避免電池組的經(jīng)常更換帶來的不便和經(jīng)濟成本。其中，純電動汽車的電池面臨著頻繁的充電和放電操作，這對電池壽命有不利影響。因此，將超級電容器(SCs)和電池功能結合起來的混合儲能系統(tǒng)(HESS)可以成為延長電池壽命的有效解決方案。本文闡述了HESS的動態(tài)模型、優(yōu)化策略，也為優(yōu)化策略進行了進一步討論。

半主動HESS拓撲原理圖和控制流程圖

如上圖所示，半主動HESS控制系統(tǒng)由幾個子系統(tǒng)組成：驅動程序、電池組、超級電容器、DC/DC變換器、電機、控制器和汽車底盤。在能量管理算法中，雙向DC/DC轉換器對直流母線總線進行電壓變換，這是我們所在系統(tǒng)的唯一優(yōu)化執(zhí)行器。高優(yōu)先級控制器負責收集超級電容器、電池和功率鏈的信息，計算超級電容器的功率需求，并通過DC/DC轉換器控制超級電容器的功率。混合能源儲存系統(tǒng)的特點在于電池被動地連接到直流母線上，根據(jù)不同的能量鏈儲能放能。而系統(tǒng)中的監(jiān)控器實現(xiàn)了電池和SC包之間的功率分配。

超級電容器量化過程

對以半主動HESS作為能源供應系統(tǒng)的混合能源電動汽車，我們采用動態(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對這項研究具有重要意義，因為主要研究的對象是針對在中國使用的公交車系統(tǒng)。

優(yōu)化策略的流程圖

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

然而，在實際應用中，并不是所有的特征都能被考慮到，因為關于真實駕駛情況的信息很難預測。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。這驗證了在ESS中采用超級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電容器數(shù)量來改進基于規(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