一种柔性可扩展车载能量管理方法及系统与流程

本发明属于分布式储能，涉及一种可用于各型车辆、船舶等移动平台的柔性可扩展能量管理方法及系统，更具体地说，涉及一种柔性可扩展车载能量管理方法及系统。

背景技术：

0、技术背景

1、随着新能源储能技术的大力发展，以锂电池为代表的储能方式在电动汽车领域取得了广泛的应用。当下全电驱动汽车中的能量管理系统，多采用集成式电池包作为储能装置，电机驱动器直接从电池包获取电能完成电机驱动，低压设备供电由降压dc/dc电能变换器完成。传统全电驱动车辆的能量管理系统原理清晰、结构简单，但能量管理方式比较粗放，系统容量、功率取决于集成式电池包，针对具体需求设计好电池包之后，系统的容量、功率随之确定，容量、功率在原有设计之上难以进行扩展。另一方面，在针对差异化需求进行不同的能量管理系统设计时，需要设计多种集成式电池包，以满足差异化需求。所设计的集成式电池包无法兼容使用，可移植性差，不具备通用特性。分布式储能技术可以根据系统需要来灵活的调整分布式储能单元的数量，进而实现系统储能量、输出功率的调节，具备柔性可扩展特性，但多用于分布式新能源系统，尚未见针对车载系统应用的相关报道。

技术实现思路

1、为了解决现有车载能量管理系统存在的容量及功率难以扩展、可移植性差等问题，本发明专利的目的在于提供一种车载柔性可扩展能量管理方法及系统。

2、为了达到本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种柔性可扩展车载能量管理方法及系统，它包括双向能量控制器、储能电池包、系统控制器等部分，储能电池包由电池组和电池管理系统组成，系统采用直流母线作为能量交互通道，储能电池包与双向能量控制器构成能量单元，双向能量控制器实现储能电池包与直流母线之间的能量交互，在系统放电时将锂电池能量输送至直流母线，在系统充电时将直流母线能量存储至储能电池包，既满足了储能电池包的分段式充电需求，又保障了系统直流母线电压的输出精度；系统控制器负责系统级控制指令下达、系统信息交换、系统功率流控制等任务。

4、在柔性可扩展车载能量管理系统中，直流母线电压可以高于储能电池包电压，也可以低于储能电池包电压，可以根据具体需求进行设计；电池组由电芯串并联而成，具体的电芯串并联数量需要根据设计需求而定；双向能量控制器采用buck-boost、llc等电力电子变换器拓扑实现，额定功率满足储能电池包最大输出功率应用需求。各个能量单元的输出功率、储能量可以相同，也可以不同，可以根据系统输出功率、储能量需求，配置不同的能量单元，以满足系统输出功率、储能量的需求。各个能量单元并联工作，可以工作在放电模式，向直流母线释放能量；也可以工作在充电模式，进行自身能量补给。柔性可扩展车载能量管理系统支持自适应并联均流控制、主从均流控制两种控制模式。在通讯网络正常的情况下，可以通过主从控制实现各能量单元的并联均流控制；在通讯网络故障的情况下，系统自动切换为自适应均流控制模式。

5、本发明具有以下有益效果：

6、1、采用直流架构体系，避免了交流系统中变换器并联工作时的无功功率、频率、相位等电气量的同步问题。

7、2、当系统输出功率、储能量的需求发生变化时，可调整系统所使用的能量单元的数量，以满足系统需求变更，不需要重新设计电池包，具有很强的可扩展性、可移植性。

8、3、各能量单元并联工作，增加系统储能量的同时，增加了输出功率。对于仅需要扩展系统储能量，不需要扩展输出功率的系统而言，多个并联工作的能量单元互为冗余，提高了能量单元供能的可靠性。

9、4、柔性可扩展车载能量管理系统支持自适应并联均流控制、主从均流控制两种控制模式，以主从均流控制为主，自适应均流控制为辅，进一步保障了系统的稳定性、可靠性，能量控制灵活度、智能化程度高。

技术特征：

1.一种柔性可扩展车载能量管理方法及系统，它包括双向能量控制器、储能电池包、系统控制器等部分，其特征在于，储能电池包与双向能量控制器构成能量单元，系统采用直流母线作为能量交互通道，能量单元采用模块化设计，在进行不同功率、储能量需求的系统设计时，采用特定能量单元模块进行扩展、移植，极大简化设计流程；同一系统中的多个能量单元可以具有不同的输出功率和储能量，以更好地满足系统扩展需要；双向能量控制器可以配合系统控制器实现主从并联均流控制，同时支持自适应并联均流控制，以主从均流控制为主，自适应均流控制为辅。

2.如权利要求1所述一种柔性可扩展车载能量管理方法及系统，其特征在于，双向能量控制器，既可以是升压变换器，也可以是降压变换器。

技术总结本发明公开了一种柔性可扩展车载能量管理方法及系统，采用直流架构体系，主要由双向能量控制器、储能电池包、系统控制器三部分组成。储能电池包由电池组和电池管理系统组成，储能电池包与双向能量控制器构成能量单元。能量单元采用模块化设计，各能量单元并联工作，多个并联工作的能量单元互为冗余。系统支持自适应并联均流控制、主从均流控制。通讯网络正常时，可以通过主从控制进行多能量单元的并联均流控制；通讯网络故障时，系统自动切换为自适应均流控制模式，系统稳定性、可靠性高。本发明通过调整能量单元数量即可满足不同系统设计需求，具有很强的可扩展性、可移植性，且可靠性强。技术研发人员：李文番,张钰奇,张一童,王军雄,任人受保护的技术使用者：西北机电工程研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/15