磷酸铁锂(LiFePO_(4),LFP)与镍钴锰酸锂(LiNi_(x)Co_(y)Mn_(2)O_(2),NCM)电池串联构建的混合动力电池系统,是突破传统单一化学体系瓶颈的关键技术。然而,混装电池包中LFP电池具有平坦的电压平台特性,导致全工作区间的荷电状态(state of ...磷酸铁锂(LiFePO_(4),LFP)与镍钴锰酸锂(LiNi_(x)Co_(y)Mn_(2)O_(2),NCM)电池串联构建的混合动力电池系统,是突破传统单一化学体系瓶颈的关键技术。然而,混装电池包中LFP电池具有平坦的电压平台特性,导致全工作区间的荷电状态(state of charge,SOC)估算精度受限,且在多算法切换时易出现SOC跳变现象。为此,本工作提出一种基于开路电压(open circuit voltage,OCV)曲线区间自适应划分的分段融合SOC估算方法。首先,考虑到LFP电池OCV斜率变化特征,设计了分段平滑策略,在高斜率区保持电压特征,在平台区增强平滑效果,并根据平滑OCV曲线的一阶差分斜率,设定自适应斜率阈值,将放电区间划分为前端高斜率区、中间平台区与后端高斜率区,为SOC算法选择提供明确依据;其次,构建分段估算框架:在高斜率区采用改进自适应扩展卡尔曼滤波进行SOC动态跟踪,在平台区则利用混合包中NCM电池的SOC进行映射估算。针对算法切换点SOC跳变问题,进一步提出梯度敏感的S型融合算法(gradient-sensitive adaptive blending,GSAB),该算法通过量化切换点邻域的SOC梯度差异,动态调整融合函数参数以生成平滑过渡权重,抑制切换点的SOC跳变。结果表明,改进自适应扩展卡尔曼滤波算法在NCM电池上的均方根误差相较于传统扩展卡尔曼滤波算法降低63.70%;GSAB策略有效消除了算法切换时的SOC突变,使过渡区波动降低72.42%。最终,在城市道路循环工况下,LFP电池全区间SOC估算的平均绝对误差与均方根误差分别降至1.08%和1.31%,验证了所提方法能有效提升LFP电池SOC全区间估算精度。展开更多
针对双有源桥(dual active bridge,DAB)电路在电动汽车充放电能量转换过程中存在的传输效率低的问题,文中提出一种结合微分极值法与分段控制的最小电流应力优化控制策略。该策略在满足软开关约束的前提下,优化电流应力与抑制回流功率,...针对双有源桥(dual active bridge,DAB)电路在电动汽车充放电能量转换过程中存在的传输效率低的问题,文中提出一种结合微分极值法与分段控制的最小电流应力优化控制策略。该策略在满足软开关约束的前提下,优化电流应力与抑制回流功率,从而有效提升传输效率。首先,以功率正向传输为例,推导拓展移相(extended phase shift,EPS)控制在两种工作模态下实现开关管软开关的条件,并分析回流功率的产生机理,阐述减小电流应力对抑制回流功率的作用;然后,基于微分极值法推导最小电流应力的最优移相比组合,并结合不同模态下软开关范围进行分段控制;最后,实验结果表明,在电压传输比大于1时,该最小电流应力优化策略在全功率范围内实现所有开关管软开关的同时,可以有效降低电流应力、抑制回流功率、提升传输效率。在电压传输比小于1时,该策略虽仍可降低电流应力,但并不能实现所有开关管零电压开通。展开更多
针对Boost变换器存在多种干扰和电子元件具有非整数阶特性的问题,提出了一种分数阶PID(fractional order PID,FOPID)电压外环-分数阶滑模控制器(fractional order sliding mode control,FOSMC)电流内环双闭环控制系统。首先,利用Oustal...针对Boost变换器存在多种干扰和电子元件具有非整数阶特性的问题,提出了一种分数阶PID(fractional order PID,FOPID)电压外环-分数阶滑模控制器(fractional order sliding mode control,FOSMC)电流内环双闭环控制系统。首先,利用Oustaloup算法对电感和电容进行7阶拟合,得到分数阶电路模型;其次,设计了微积分阶次可调的FOPID,并将其作为电压外环的控制器;然后,设计扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对系统状态、负载扰动和输入扰动进行估计;最后,基于ESO的估计值,用FOPID作为滑模面构建了FOSMC。结果表明,与其他控制算法相比,FOPID-FOSMC双闭环控制策略结合了电压外环的稳态调节能力和电流内环的快速响应能力,实现了对Boost变换器输出电压和电流的双重优化控制,具有更快的响应速度、更小的超调量、更短的恢复时间和更好的稳定性与鲁棒性。展开更多
文摘针对双有源桥(dual active bridge,DAB)电路在电动汽车充放电能量转换过程中存在的传输效率低的问题,文中提出一种结合微分极值法与分段控制的最小电流应力优化控制策略。该策略在满足软开关约束的前提下,优化电流应力与抑制回流功率,从而有效提升传输效率。首先,以功率正向传输为例,推导拓展移相(extended phase shift,EPS)控制在两种工作模态下实现开关管软开关的条件,并分析回流功率的产生机理,阐述减小电流应力对抑制回流功率的作用;然后,基于微分极值法推导最小电流应力的最优移相比组合,并结合不同模态下软开关范围进行分段控制;最后,实验结果表明,在电压传输比大于1时,该最小电流应力优化策略在全功率范围内实现所有开关管软开关的同时,可以有效降低电流应力、抑制回流功率、提升传输效率。在电压传输比小于1时,该策略虽仍可降低电流应力,但并不能实现所有开关管零电压开通。
文摘针对Boost变换器存在多种干扰和电子元件具有非整数阶特性的问题,提出了一种分数阶PID(fractional order PID,FOPID)电压外环-分数阶滑模控制器(fractional order sliding mode control,FOSMC)电流内环双闭环控制系统。首先,利用Oustaloup算法对电感和电容进行7阶拟合,得到分数阶电路模型;其次,设计了微积分阶次可调的FOPID,并将其作为电压外环的控制器;然后,设计扩张状态观测器(extended state observer,ESO)对系统状态、负载扰动和输入扰动进行估计;最后,基于ESO的估计值,用FOPID作为滑模面构建了FOSMC。结果表明,与其他控制算法相比,FOPID-FOSMC双闭环控制策略结合了电压外环的稳态调节能力和电流内环的快速响应能力,实现了对Boost变换器输出电压和电流的双重优化控制,具有更快的响应速度、更小的超调量、更短的恢复时间和更好的稳定性与鲁棒性。
