基于凸二次规划的纯电动商用车超级电容-电池系统配置方法

摘要

纯电动商用车经常面临大功率负载的冲击，为应对电池的高频和高功率放电的问题，提出了一种超级电容-电池组成的复合电源的方案，对复合电源的参数和能量管理策略同时进行优化。建立电池和电容的充放电模型以及电池衰减模型，基于恒质量阈值和国标中对车辆电源的能量密度要求，确定质量分配系数的取值范围。以变量分配电池和电容的质量占比，以单个循环周期的电池累计电流通量为优化目标，把优化目标和约束条件转化成凸二次规划问题求解，得到最优的电池和电容的充放电电流；以电池能耗和全寿命里程作为评价指标，在Pareto解集中选择最优质量分配系数。仿真结果分析了不同质量分配系数对性能指标的影响，结果表明，与匹配单一锂电池的纯电动商用车对比，复合电源的方案在能耗经济性和使用寿命等方面具有优势，k=0.86的配比与k=0.98的配比对比，可以延长电池的行驶里程73%,减少电池能耗21%。应用该方法可以快速配置复合电源参数，实现电池和电容之间的最优能量分配。

关键词

复合电源 / 参数匹配 / 能量管理 / 多目标优化

基金资助

国家自然科学基金项目(52102423); 中央高校基本科研业务费专项资金项目(JZ2024HGTB0204)