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面向电动车辆的超级电容系统应用技术

时间:2023-08-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:电动车辆的工况可以看作一系列随时间变化的需求功率信号,因此,可以利用小波变换作为复合电源能量管理策略分别得到动力电池组和超级电容组的目标功率,即将高频负载和低频负载分别分配给动力电池组和超级电容组,具有简单、易运行等优点。在小波变换过程中,母函数对分解和确定目标信号起关键作用。基于小波变换的复合电源能量管理策略,通过引进合适的功率需求预测算法即可实现在线运行。

面向电动车辆的超级电容系统应用技术

复合电源综合了动力电池高能量密度和超级电容器高功率密度的优点,其能量管理策略是保证复合电源系统安全、高效工作的关键。复合电源能量管理的主要目标是在保证车辆动力性和安全性的前提下,最大限度地提高超级电容器的利用效率,延长循环使用寿命。

小波变换通过原始信号分析,可以根据不同的相位和尺度将其分解成不同频率特征的一组信号。电动车辆的工况可以看作一系列随时间变化的需求功率信号,因此,可以利用小波变换作为复合电源能量管理策略分别得到动力电池组和超级电容组的目标功率,即将高频负载和低频负载分别分配给动力电池组和超级电容组,具有简单、易运行等优点。连续小波变换(CWT)为

式中,W(τ,s)为小波系数;x(t)为原始信号;Ψ为母函数;τ(τ∈R,τ>0)为平移因子;s为尺度因子。

在小波变换过程中,母函数对分解和确定目标信号起关键作用。与其他小波相比,由于Harr小波的母函数具有最短的时域滤波跨度,且具有相同形式的逆变换,被用于功率信号分解。Harr小波定义为

离散小波变换及其逆变换为

(www.xing528.com)

选取美国环保局用作认证车辆排放的测试程序(Urban Dynamometer Driving Schedule,UDDS)代表车辆的功率需求,并作为小波变换的原始信号,如图7−12所示。通过图7−13所示的三级Harr小波变换,通过小波变换,低频信号分配给动力电池组,高频信号分配给超级电容组,得到动力电池组和超级电容组功率需求如图7−14所示。基于小波变换的复合电源能量管理策略,通过引进合适的功率需求预测算法即可实现在线运行。

图7−12 UDDS功率需求

图7−13 Harr小波分解与重构模型

图7−14 (a)动力电池组;(b)超级电容组目标功率

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