純電動(dòng)客車復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)及其控制策略

周美蘭　劉俊鵬　楊明亮

摘 要：針對(duì)純電動(dòng)客車復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)中動(dòng)力電池輸出功率高的問(wèn)題，制定了模糊控制策略和基于濾波思想的控制策略。在MATLAB-CRUISE聯(lián)合仿真環(huán)境下搭建整車模型，分別在中國(guó)城市道路工況和哈爾濱城市道路工況下進(jìn)行仿真。給出了復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)采用模糊控制策略和濾波控制策略時(shí)的功率曲線、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)變化曲線以及動(dòng)力電池電流分布曲線。仿真結(jié)果表明，在中國(guó)城市道路工況下，相比于濾波控制策略，采用模糊控制策略，動(dòng)力電池最大輸出功率降低0.82kW，SOC （state of charge）值提高0.062%，節(jié)約能量1.1603kW·h。在哈爾濱城市道路工況下，相比于采用濾波控制策略，采用模糊控制策略，動(dòng)力電池最大輸出功率降低0.99kW，SOC值提高0.125%，減少能耗1.6825kW·h。仿真結(jié)果表明制定的復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)模糊控制策略能夠降低動(dòng)力電池輸出功率，提高制動(dòng)能量回收效率。

關(guān)鍵詞：純電動(dòng)客車;復(fù)合儲(chǔ)能;控制策略;超級(jí)電容

DOI：10.15938/j.jhust.2020.06.005

中圖分類號(hào)： TM912

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)： 1007-2683（2020）06-0030-10

Compound Energy Storage System and Energy

Management Strategy for Pure Electric Bus

ZHOU Mei-lan， LIU Jun-peng， YANG Ming-liang

（School of Electric and Electronic Engineering， Harbin University of Science and Technology， Harbin 150080， China）

Abstract：Given the excessive battery power in the composite energy storage system， two power allocation control strategies were developed， namely， fuzzy control strategy and the filter control strategy. The vehicle model was constructed based on the MATLAB-CRUISE，and simulation is carried out in the urban road conditions in China and urban road conditions in Harbin respectively. The power curve of the composite energy storage system， the change curve of the state of charge and the current distribution curve of the battery with fuzzy control strategy and filter control strategy are given.Simulation results show that compared with the filter control strategy， the fuzzy control strategy improves SOC （state of charge） of the battery by 0.062%，the energy saving is 1.1603kW·h and the maximum output power is reduced by 0.82kW in the urban road conditions in China. Compared with the filter control strategy， the fuzzy control strategy improves SOC of the battery by 0.125%，reduces energy consumption by 1.6825kW·h and the maximum output power is reduced by 0.99kW in the urban road conditions in Harbin. The simulation and results show that proposed the fuzzy control strategy of composite energy storage system can reduce the output power of the battery and recover braking energy effectively.

Keywords：pure electric bus;composite energy storage;control strategy;ultra-capacitor

0 引 言

純電動(dòng)汽車主要以動(dòng)力電池作為驅(qū)動(dòng)能源，但動(dòng)力電池都有難以解決的固有缺陷，例如大電流放電能力較弱、循環(huán)使用壽命有限。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)或汽車廠商開(kāi)始研究采用超級(jí)電容作為純電動(dòng)汽車的輔助能源，超級(jí)電容具有比能量高，可大電流充放電以及循環(huán)使用壽命較長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，這在一定程度上能夠緩解純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短的問(wèn)題[1]。

在復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)中，常用的控制策略主要有基本規(guī)則控制策略、基于濾波思想的控制策略、模糊邏輯控制策略及模型預(yù)測(cè)控制策略[2-3] 4大類。Schupbach等[4]提出了一種按工作模式劃分的控制策略，劃分標(biāo)準(zhǔn)是基于超級(jí)電容當(dāng)前荷電狀態(tài)以及此時(shí)整車行駛狀態(tài)對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的需求功率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用此控制策略后，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)總質(zhì)量可以降低42 kg，并且加速性能有所提高。Carter等[5]提出了一種利用動(dòng)力電池最低輸出功率與超級(jí)電容參考電壓進(jìn)行功率分配的控制策略，并對(duì)如何根據(jù)動(dòng)力電池最低輸出功率來(lái)調(diào)整當(dāng)前狀態(tài)下對(duì)超級(jí)電容充電功率進(jìn)行了詳細(xì)闡述，在歐洲行駛工況（ECE-15）仿真結(jié)果表明，當(dāng)采用500 F超級(jí)電容時(shí)動(dòng)力電池的峰值輸出電流可減小51%。張丹紅等[6]提出了一種基于模糊思想的控制策略，通過(guò)多輸入-輸出的模糊控制器可以將動(dòng)力電池的輸出電流限制在閾值以下，在新歐洲行駛工況（NEDC）下整車百公里能耗降低7.31%，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)整體效率提高2.86%，再生制動(dòng)能量回收效率明顯提高。Hredzak等[7]提出了復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)模型預(yù)測(cè)控制策略，通過(guò)仿真分析表明采用模型預(yù)測(cè)控制策略后，動(dòng)力電池峰值輸出電流減小了61%，使用壽命延長(zhǎng)了2.5倍。

盡管當(dāng)前形勢(shì)下復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注，并且在減少能耗，高效回收制動(dòng)能量方面取得了一定的成果，但是在對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)中動(dòng)力電池與超級(jí)電容的功率分配方面還有待提高[8-10]。本文主要針對(duì)純電動(dòng)客車復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，同時(shí)，針對(duì)電動(dòng)客車復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率分配問(wèn)題，制定基于濾波思想的控制策略和模糊控制策略兩種功率分配方法。在專業(yè)的汽車仿真軟件中搭建整車模型，選擇了中國(guó)城市道路工況和哈爾濱城市道路工況進(jìn)行仿真，通過(guò)仿真結(jié)果對(duì)控制策

略合理分配功率的有效性。

1 復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)

1.1 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇取決于功率需求等級(jí)和應(yīng)用環(huán)境[11]。純電動(dòng)客車復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)主要分為4種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：①超級(jí)電容與動(dòng)力電池直接并聯(lián)后同負(fù)載電機(jī)相連，此種連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低、維護(hù)簡(jiǎn)單，但是由于動(dòng)力電池與超級(jí)電容不經(jīng)過(guò)控制器直接相連，所以要求兩者時(shí)時(shí)端電壓相同，所以超級(jí)電容并不能夠隨時(shí)對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，利用率較低[12]。②超級(jí)電容、雙向DC-DC變換器連接后再與動(dòng)力電池并聯(lián)，此種結(jié)構(gòu)中由于動(dòng)力電池屬于能量密度型器件，端電壓變化平穩(wěn)，超級(jí)電容屬于功率密度型器件，端電壓變化較快，故將動(dòng)力電池連接在高壓端，超級(jí)電容連接在低壓端，充分發(fā)揮超級(jí)電容自身優(yōu)勢(shì)，提高復(fù)合儲(chǔ)能整體效率[13-14]。③動(dòng)力電池、雙向DC-DC變換器連接后與超級(jí)電容并聯(lián)，此種結(jié)構(gòu)中復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠提供更高的總線電壓。這種結(jié)構(gòu)還被應(yīng)用于超級(jí)電容端電壓的管理，由于DC-DC變換器的存在，動(dòng)力電池的充放電性能得到更好的改善[15]。④動(dòng)力電池和超級(jí)電容分別與雙向DC-DC變換器串聯(lián)后再并聯(lián)，此種結(jié)構(gòu)中由于存在兩個(gè)雙向DC-DC變換器，可以更加靈活的控制復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的端電壓，防止動(dòng)力電池因輸出電流過(guò)大而受到損傷，但由于具有兩個(gè)雙向DC-DC變換器，故成本較高[16]。

結(jié)合以上4種復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，本文采用第2種結(jié)構(gòu)作為純電動(dòng)客車復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

1.2 工作模式分析

根據(jù)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的基本工作原理、控制目標(biāo)以及純電動(dòng)客車的行駛狀態(tài)，將復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作劃分為3種模式，工作模式結(jié)構(gòu)如圖2所示。

模式1：此工作模式只有動(dòng)力電池單獨(dú)提供驅(qū)動(dòng)功率，超級(jí)電容處于待機(jī)狀態(tài)。動(dòng)力電池屬于能量密度型器件，能夠持續(xù)為純電動(dòng)客車提供巡航狀態(tài)時(shí)的能量[17]。此工作模式主要針對(duì)純電動(dòng)客車巡航狀態(tài)和小功率加速場(chǎng)景，此狀態(tài)下電機(jī)需求功率相對(duì)較低，動(dòng)力電池可以單獨(dú)提供需求功率，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2（a）所示。

模式2：此工作模式是由動(dòng)力電池和超級(jí)電容兩者共同提供驅(qū)動(dòng)功率。當(dāng)純電動(dòng)客車運(yùn)行在加速或爬坡等需求功率較大的狀態(tài)下需要?jiǎng)恿﹄姵嘏c超級(jí)電容共同工作提供驅(qū)動(dòng)功率[18]。雙向DC-DC變換器同超級(jí)電容相連，需要將超級(jí)電容電壓升高至驅(qū)動(dòng)電機(jī)所需電壓，在這種情況下雙向DC-DC變換器工作在升壓模式，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2（b）所示。

模式3：此工作模式是復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)回收純電動(dòng)客車再生制動(dòng)狀態(tài)所產(chǎn)生能量。當(dāng)純電動(dòng)客車處在制動(dòng)、減速狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)向復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)回饋能量，通過(guò)DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)能量回收的控制。此時(shí)根據(jù)動(dòng)力電池與超級(jí)電容各自的荷電狀態(tài)SOC值來(lái)對(duì)制動(dòng)回饋的能量進(jìn)行分配[19-20]。由于回饋能量電壓高于超級(jí)電容額定電壓，所以需要將電壓降低，這時(shí)雙向DC-DC變換器工作在降壓模式，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2（c）所示。

2 能量分配控制策略

在確定了純電動(dòng)客車復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)工作模式的基礎(chǔ)上，需要制定出復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略，來(lái)安全、高效、合理地分配動(dòng)力電池與超級(jí)電容間的能量與功率。通常設(shè)定動(dòng)力電池來(lái)承擔(dān)行駛過(guò)程中的平均功率，以此來(lái)保證行駛中最基本的需求;超級(jí)電容提供余下波動(dòng)較大的功率，充分發(fā)揮超級(jí)電容能量密度型器件的優(yōu)勢(shì)，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)兼顧動(dòng)力電池與超級(jí)電容各自的優(yōu)點(diǎn)，使兩者做到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。本文提出了基于濾波思想的基本規(guī)則控制策略和模糊控制策略。

2.1 基于濾波思想的控制策略

所提控制策略的基本思想為：動(dòng)力電池?zé)o論是處在充電還是放電狀態(tài)，提供的功率小于或等于設(shè)定的閾值功率，且輸出功率的變化要平緩，以免遭受頻繁變化大電流的沖擊造成損傷，超級(jí)電容提供余下部分的功率?；跒V波思想的控制策略流程圖如圖3所示。

基于濾波思想的控制策略具體規(guī)則如下：

1）若電機(jī)需求功率Preq大于設(shè)定的電機(jī)正平均功率P+，當(dāng)SOCuc>SOCuc_min時(shí)，則動(dòng)力電池與超級(jí)電容共同工作，滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率需求，動(dòng)力電池輸出功率經(jīng)過(guò)一階濾波函數(shù)滯后一定時(shí)間緩慢提供給純電動(dòng)客車，余下部分由超級(jí)電容提供;當(dāng)SOCuc

2）若電機(jī)需求功率Preq小于設(shè)定的電機(jī)正平均功率P+且大于零，超級(jí)電容目標(biāo)荷電狀態(tài)SOCuc_tag根據(jù)當(dāng)前速度約束計(jì)算得出，當(dāng)超級(jí)電容SOCuc低于該值時(shí)，此時(shí)需求功率較低，動(dòng)力電池不僅提供全部需求功率，還提供超級(jí)電容充電功率Pch，以備加速或爬坡等大功率場(chǎng)合;當(dāng)SOCuc>SOCuc_tag時(shí)，超級(jí)電容不工作，則動(dòng)力電池提供全部驅(qū)動(dòng)功率。

3）若電機(jī)需求功率Preq小于或等于設(shè)定的電機(jī)負(fù)平均功率P-，當(dāng)SOCuc>SOCuc_max時(shí)，則超級(jí)電容不接收制動(dòng)回饋的能量，只對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電，且經(jīng)過(guò)一階濾波函數(shù)滯后一定時(shí)間緩慢對(duì)電池充電，防止大功率對(duì)電池組造成損壞。

4）若電機(jī)需求功率Preq大于設(shè)定的電機(jī)負(fù)平均功率P-，當(dāng)SOCuc>SOCuc_max時(shí)，則超級(jí)電容不接收制動(dòng)回饋能量，只對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行充電，此時(shí)功率較小不需經(jīng)過(guò)濾波函數(shù);當(dāng)SOCuc

其中，一階濾波函數(shù)表達(dá)式為

f（s）=1ts+1（1）

式中：t為濾波時(shí)間常數(shù)。

此一階濾波函數(shù)為慣性環(huán)節(jié)，t為慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)，t的取值會(huì)對(duì)系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間產(chǎn)生影響，取值越大則環(huán)節(jié)的慣性越大，響應(yīng)時(shí)間也越長(zhǎng)。在濾波控制策略中，利用慣性環(huán)節(jié)來(lái)延緩動(dòng)力電池的響應(yīng)速度，讓動(dòng)力電池滯后一定時(shí)間后再向驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供功率。為了更加合理的選擇濾波時(shí)間常數(shù)，分別在中國(guó)城市道路工況和哈爾濱城市道路工況下進(jìn)行仿真，得到不同濾波時(shí)間常數(shù)下動(dòng)力電池最大輸出功率曲線如圖4所示。仿真結(jié)果表明動(dòng)力電池最大輸出功率隨著濾波時(shí)間常數(shù)的增加而呈現(xiàn)先減小后增加的趨勢(shì)，在濾波時(shí)間常數(shù)取10時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率有最小值，所以本文中濾波時(shí)間常數(shù)t取10。

為了保證制動(dòng)能量安全、高效的回收，當(dāng)車速為v時(shí)，當(dāng)前超級(jí)電容目標(biāo)荷電狀態(tài)SOCuc_tag與車速的關(guān)系為

SOCuc_tag=SOCuc_max-v2v2max（SOCuc_max-SOCuc_min）（2）

式中：vmax為純電動(dòng)客車設(shè)計(jì)最高車速，km/h。

當(dāng)動(dòng)力電池對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電時(shí)，為保證動(dòng)力電池的安全，最大充電功率應(yīng)小于設(shè)定的電機(jī)正平均功率P+，超級(jí)電容荷電狀態(tài)與充電功率Pch關(guān)系為

Pch=P+SOCuc_tag-SOCucSOCuc_max-SOCuc_min（3）

2.2 模糊控制策略

2.2.1 主模糊控制器設(shè)計(jì)

復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)輸出功率受到動(dòng)力電池以及超級(jí)電容的荷電狀態(tài)制約，從動(dòng)力電池和超級(jí)電容的荷電狀態(tài)入手能夠更有效的實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池與超級(jí)電容之間的功率分配，減少大電流對(duì)動(dòng)力電池的沖擊，同時(shí)發(fā)揮出超級(jí)電容的優(yōu)勢(shì)，保證純電動(dòng)客車安全穩(wěn)定行駛。

選取純電動(dòng)客車需求功率Preq、動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOCbat和超級(jí)電容荷電狀態(tài)SOCuc作為主模糊控制器的輸入量，將動(dòng)力電池輸出功率分配系數(shù)K1作為輸出量。

需求功率Preq的隸屬度函數(shù)論域?yàn)閇-3，3]，將其劃分為7個(gè)子集，即Preq={NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，其隸屬度函數(shù)如圖5所示。將動(dòng)力電池荷電狀態(tài)SOCbat的隸屬度函數(shù)論域設(shè)為[0，1]，并將其劃分為3個(gè)子集，即SOCbat={S，M，B}，其隸屬度函數(shù)如圖6所示。

將超級(jí)電容荷電狀態(tài)SOCuc的隸屬度函數(shù)論域設(shè)為[0，1]，并將其劃分為3個(gè)子集，即SOCuc={S，M，B}，其隸屬度函數(shù)如圖7所示。

將動(dòng)力電池輸出功率分配系數(shù)K1的隸屬度函數(shù)論域設(shè)為[0，1]，并將其劃分為5個(gè)子集，即K1={TS，S，M，B，TB}，其隸屬度函數(shù)如圖8所示。

根據(jù)隸屬度函數(shù)，制定了63條控制規(guī)則，具體如表1所示。

2.2.2 子模糊控制器設(shè)計(jì)

子模糊控制器采用兩輸入單輸出結(jié)構(gòu)，輸入變量為需求功率Preq、超級(jí)電容SOCuc與SOCuc_tag的差值ΔSOC，輸出變量為動(dòng)力電池輸出功率分配系數(shù)的修正系數(shù)K0，通過(guò)K0對(duì)K1進(jìn)行修正。需求功率Preq隸屬度函數(shù)如圖5所示，超級(jí)電容ΔSOC的隸屬度函數(shù)論域設(shè)為[-1，1]，并將其劃分為5個(gè)子集，即ΔSOC={NB，NS，ZO，PS，PB}，其隸屬度函數(shù)如圖9所示。動(dòng)力電池輸出功率分配系數(shù)的修正系數(shù)K0的論域設(shè)為[-0.1，0.1]，并將其劃分為5個(gè)子集，即K0={NB，NS，ZO，PS，PB}，其隸屬度函數(shù)如圖10所示。

根據(jù)隸屬度函數(shù)，制定了35條控制規(guī)則，具體如表2所示。

2.2.3 整車模型的構(gòu)建

CRUISE是一款應(yīng)用于分析車輛動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性的仿真軟件。將上述控制策略在MATLAB軟件建立SIMULINK模型，通過(guò)生成相應(yīng)的MATLAB_DLL文件，導(dǎo)入到整車模型中，整車模型如圖11所示。仿真所用的純電動(dòng)客車參數(shù)如表3所示。

3 仿真及結(jié)果分析

3.1 中國(guó)城市道路工況

圖12與圖13分別為中國(guó)城市道路工況以及該工況下的整車需求功率。

在中國(guó)城市道路工況下，分別對(duì)動(dòng)力電池單獨(dú)供電、模糊控制策略以及濾波控制策略進(jìn)行聯(lián)合仿真，得到的動(dòng)力電池與超級(jí)電容功率分配曲線如圖14所示。

動(dòng)力電池SOC變化曲線如圖15所示。3種條件下的動(dòng)力電池電流分布曲線如圖16所示，圖中橫坐標(biāo)為電流分布區(qū)間，縱坐標(biāo)為分布數(shù)量。

由圖14與圖15可知，在中國(guó)城市道路工況下，動(dòng)力電池單獨(dú)供電時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率為176.10kW，動(dòng)力電池SOC下降1.743%;采用模糊控制策略時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率為36.74kW，動(dòng)力電池SOC下降1.312%，節(jié)約能量1.1603kW·h;采用濾波控制策略時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率為37.56kW，動(dòng)力電池SOC下降1.374%，節(jié)約能量0.9933kW·h。采用復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略后動(dòng)力電池最大輸出功率有明顯下降，并且可以節(jié)約更多能量。

由圖16可以看出，動(dòng)力電池輸出電流在不同控制策略下有很大差異。動(dòng)力電池單獨(dú)供電時(shí)，輸出電流處于60A以上部分較大;采用濾波控制策略時(shí)，大部分電流分布在60A以下，60A以上部分較少，采用模糊控制策略時(shí)，近乎全部輸出電流分布在60A以下，并且小于40A占絕大部分?？梢钥闯霾捎脧?fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略能夠有效降低動(dòng)力電池輸出電流，避免動(dòng)力電池因大電流放電受到?jīng)_擊而縮短使用壽命，保護(hù)動(dòng)力電池。

3.2 哈爾濱城市道路工況

圖17～18分別為哈爾濱城市道路工況以及該工況下的整車需求功率。

在哈爾濱城市道路工況下，對(duì)動(dòng)力電池單獨(dú)供電、模糊控制策略和濾波控制策略進(jìn)行仿真，得到動(dòng)力電池與超級(jí)電容功率分配曲線如圖19所示。

動(dòng)力電池SOC變化曲線如圖20所示。3種條件下的動(dòng)力電池電流分布曲線如圖21所示，圖中橫坐標(biāo)為電流分布區(qū)間，縱坐標(biāo)為分布數(shù)量。

由圖19與圖20可知，在哈爾濱城市道路工況條件下，動(dòng)力電池單獨(dú)供電時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率為215.21kW，采用模糊控制策略時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率為42.20kW，采用濾波控制策略時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率為43.19kW，采用復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略后，動(dòng)力電池最大輸出功率大幅下降，避免大功率造成的沖擊。動(dòng)力電池單獨(dú)供電時(shí)SOC下降1.875%，相比于動(dòng)力電池單獨(dú)供電，采用模糊控制策略、濾波控制策略動(dòng)力電池的SOC值分別提高了0.625%和0.5%，相應(yīng)節(jié)約能量分別為1.6825kW·h和1.346kW·h。

由圖21可以看出，動(dòng)力電池的輸出電流在不同控制策略下有很大差異。動(dòng)力電池單獨(dú)供電時(shí)，輸出電流處于60A以上部分較大;采用濾波控制策略時(shí)，大部分電流分布在60A以下，60A以上部分較少，而采用模糊控制策略時(shí)，全部輸出電流分布在60A以下，并且小于40A占絕大部分?？梢钥闯霾捎脧?fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)控制策略能夠有效降低動(dòng)力電池輸出電流，避免動(dòng)力電池由于過(guò)大電流放電而導(dǎo)致的不必要的損壞，延長(zhǎng)使用壽命。

4 結(jié) 論

為了實(shí)現(xiàn)降低復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)中動(dòng)力電池功率以及整體系統(tǒng)能量消耗的目標(biāo)，制定相應(yīng)的模糊控制策略以及濾波控制策略，分別在中國(guó)城市道路工況以及哈爾濱城市道路工況下進(jìn)行仿真，通過(guò)仿真驗(yàn)證，得到以下結(jié)論：

1）在中國(guó)城市道路工況下，相比于動(dòng)力電池單獨(dú)供電，采用濾波控制策略時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率降低138.54kW，SOC值提高0.369%，節(jié)約能量0.9933kW·h，輸出電流大部分處于60A以下，60A以上占比明顯減小;采用模糊控制策略時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率降低139.36kW，SOC值提高0.431%，減少能量消耗1.1603kW·h，輸出電流近似全部處于60A以下，60A以上占比極小。

2）在哈爾濱城市道路工況下，相比于動(dòng)力電池單獨(dú)供電，采用濾波控制策略時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率降低172.02kW，SOC值提高0.5%，節(jié)約能量1.346kW·h，輸出電流大部分處于60A以下，60A以上占比明顯減小;采用模糊控制策略時(shí)，動(dòng)力電池最大輸出功率降低173.01kW，SOC值提高0.625%，減少能量消耗1.6825kW·h，輸出電流全部處于60A以下，其中40A以下占絕大部分。

3）仿真結(jié)果表明，在兩種工況條件下，復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)采用模糊控制策略能夠合理分配動(dòng)力電池和超級(jí)電容各自功率，實(shí)現(xiàn)降低復(fù)合儲(chǔ)能系統(tǒng)中動(dòng)力電池功率以及整體系統(tǒng)能量消耗的目標(biāo)，從而延長(zhǎng)了動(dòng)力電池使用壽命和純電動(dòng)客車的行駛里程。

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（編輯：溫澤宇）

收稿日期： 2019-03-27

基金項(xiàng)目： 國(guó)家自然科學(xué)基金（51877057）.

作者簡(jiǎn)介：

劉俊鵬（1995—），男，碩士研究生;

楊明亮（1993—），男，碩士研究生.

通信作者：

周美蘭（1962—），女，博士，教授，碩士研究生導(dǎo)師，E-mail：zhoumeilan001@163.com.