一種基于超級(jí)電容soc識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法，屬于復(fù)合電源電動(dòng)汽車領(lǐng)域。在駕駛員意圖加速時(shí)，超級(jí)電容的管理系統(tǒng)估算得到超級(jí)電容SOC值小于其閾值的情況下對(duì)超級(jí)電容的狀態(tài)進(jìn)行判斷；如果超級(jí)電容處于誤判狀態(tài)，將超級(jí)電容SOC值的閾值和當(dāng)前車速以及所需轉(zhuǎn)矩作為輸入?yún)?shù)一起輸入功率分配器進(jìn)行超級(jí)電容與蓄電池之間的功率分配；如果超級(jí)電容處于故障狀態(tài)，通過加速踏板控制器控制加速踏板并啟動(dòng)報(bào)警裝置以及儀表盤顯示。本發(fā)明主要用于駕駛員準(zhǔn)備加速時(shí)，檢測(cè)到的超級(jí)電容SOC值低于閾值的情況下的一種超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的控制方法，有效的保護(hù)了蓄電池，避免了蓄電池的大電流放電，延長(zhǎng)了蓄電池的壽命。
【專利說(shuō)明】
一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及復(fù)合電源電動(dòng)汽車領(lǐng)域中的一種蓄電池保護(hù)的方法，具體涉及一種基于超級(jí)電容SOC值識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在能源危機(jī)和環(huán)境污染更加惡化的今天，發(fā)展電動(dòng)汽車顯得尤為重要，尤其是復(fù)合電源電動(dòng)汽車，與單蓄電池電動(dòng)汽車相比，復(fù)合電源電動(dòng)汽車可以通過超級(jí)電容起到削峰填谷的作用，在車輛加速等需要大功率的情況下由超級(jí)電容與蓄電池一起向外供電，從而可以減小蓄電池的輸出功率，從而也就減小了蓄電池的輸出電流，延長(zhǎng)了蓄電池的壽命。
[0003]—般來(lái)說(shuō)，在已設(shè)計(jì)好的控制策略中，只要電動(dòng)汽車準(zhǔn)備加速或者爬坡等需要大功率時(shí)，超級(jí)電容當(dāng)中是有足夠的能量來(lái)提供的，但是，如果超級(jí)電容處于識(shí)別故障的狀態(tài)，蓄電池突然的大電流放電，勢(shì)必會(huì)對(duì)蓄電池的性能以及使用壽命帶來(lái)一點(diǎn)的影響，本發(fā)明就是專門用來(lái)針對(duì)超級(jí)電容的SOC值識(shí)別故障的情況下來(lái)對(duì)蓄電池進(jìn)行保護(hù)的。
[0004]中國(guó)專利CN103985553A公開了一種新型超級(jí)電容，包括超級(jí)電容本體和設(shè)在超級(jí)電容外面或者內(nèi)層的加熱裝置，能夠在低溫情況下對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行加熱，保證超級(jí)電容的內(nèi)阻，使其放電能力得以保證。中國(guó)專利CN105118679A公開了一種超級(jí)電容器，其在低倍率和高倍率的掃描速率下均具有高比電容，大大優(yōu)于傳統(tǒng)的超級(jí)電容器性能參數(shù)。但是，目前沒有應(yīng)用在復(fù)合電源電動(dòng)汽車上的超級(jí)電容SOC識(shí)別故障時(shí)的處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法，包括步驟:
[0007]步驟I)，車輛啟動(dòng)，通過加速踏板傳感器判斷駕駛員是否有加速的意圖，如果駕駛員加速的意圖，轉(zhuǎn)向步驟2 )，否則重復(fù)步驟I);
[0008]步驟2)，通過超級(jí)電容的管理系統(tǒng)估算其SOC值；
[0009]步驟3)，在超級(jí)電容SOC值作為輸入?yún)?shù)輸入到功率分配控制器之前，將超級(jí)電容SOC值與超級(jí)電容SOC值的閾值進(jìn)行比較，若超級(jí)電容SOC值小于閾值，此時(shí)判斷超級(jí)電容是處于故障狀態(tài)還是誤判狀態(tài)，轉(zhuǎn)向步驟4);否則將此時(shí)超級(jí)電容SOC值和當(dāng)前車速以及車輛所需力矩作為輸入?yún)?shù)，輸入到功率分配控制器實(shí)行超級(jí)電容與蓄電池之間的功率分配；
[0010]步驟4)，如果超級(jí)電容處于故障狀態(tài)，則通過踏板控制器控制加速踏板以減小加速幅度，同時(shí)通過報(bào)警裝置提醒駕駛員，并在儀表盤上紅燈閃爍;如果超級(jí)電容處于誤判狀態(tài)，說(shuō)明超級(jí)電容本身是有電的，此時(shí)，將超級(jí)電容SOC值的閾值和當(dāng)前車速以及車輛所需力矩作為輸入?yún)?shù)，輸入到功率分配控制器進(jìn)行超級(jí)電容與蓄電池之間的功率分配。
[0011 ]進(jìn)一步，所述步驟I)中的加速踏板傳感器是通過把加速踏板的位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來(lái)判斷駕駛員是否有加速的意圖。
[0012]進(jìn)一步，所述步驟2)中超級(jí)電容的管理系統(tǒng)估算其SOC值，估算方法為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法估計(jì)超級(jí)電容SOC值時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有輸入層、輸出層及隱含層三層，輸入層設(shè)有四個(gè)神經(jīng)元，分別為超級(jí)電容的溫度、電壓、電流以及上一時(shí)刻的SOC值，輸出層為估算出的超級(jí)電容的SOC值，隱含層是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最重要的就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練樣本為從不同的工況上采集到的數(shù)據(jù)，直到網(wǎng)絡(luò)獲得滿意的輸出，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)束，此時(shí)隱含層就相當(dāng)于一個(gè)大型的跟超級(jí)電容有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以根據(jù)各傳感器傳來(lái)的超級(jí)電容的溫度、電壓、電流以及上一時(shí)刻的SOC值得到這一時(shí)刻的SOC值。
[0013]進(jìn)一步，所述步驟3)中超級(jí)電容SOC值的閾值為超級(jí)電容的全部電量減去其放電空間。
[0014]進(jìn)一步，所述步驟4)中，超級(jí)電容的故障狀態(tài)與誤判狀態(tài)的判斷方法是通過電流檢測(cè)裝置檢測(cè)超級(jí)電容中是否有電流流過;有電流流過，說(shuō)明此時(shí)超級(jí)電容處于誤判狀態(tài)；無(wú)電流流過，說(shuō)明此時(shí)超級(jí)電容處于故障狀態(tài)。
[0015]進(jìn)一步，所述步驟3)及步驟4)中，當(dāng)前車速是通過車速傳感器測(cè)量得到的，車輛所需的力矩是根據(jù)加速踏板傳感器、制動(dòng)踏板傳感器及當(dāng)前車速得到的。
[0016]本發(fā)明的有益效果:在超級(jí)電容SOC識(shí)別故障時(shí)，超級(jí)電容管理系統(tǒng)估算得到的超級(jí)電容SOC值小于閾值的情況下，踏板控制器就會(huì)自動(dòng)的控制加速踏板來(lái)減小加速幅度，并同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置并在儀表盤上還會(huì)有紅燈閃爍，以此提醒駕駛員；從而有效地保護(hù)了蓄電池，避免了蓄電池的大電流放電，延長(zhǎng)了蓄電池的壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法的硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0018]圖2為一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0020]如圖1所示，一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法的硬件結(jié)構(gòu)圖，加速踏板傳感器以及制動(dòng)踏板傳感器是用來(lái)采集加速踏板以及制動(dòng)踏板的信息來(lái)判斷駕駛員的駕駛意圖；車速傳感器是用來(lái)采集電動(dòng)汽車的速度，三種傳感器采集到的信息一起輸入給力矩耦合器;力矩耦合器根據(jù)這些信息計(jì)算出此時(shí)車輛所需的力矩大?。还β视?jì)算模塊是根據(jù)力矩耦合器所計(jì)算出的力矩來(lái)計(jì)算此時(shí)車輛所需要的功率的大小;超級(jí)電容管理系統(tǒng)是用來(lái)估算超級(jí)電容的SOC值;判斷裝置是用來(lái)將估算出的超級(jí)電容SOC值與超級(jí)電容SOC值的閾值進(jìn)行比較，如果超級(jí)電容SOC值大，那么就將超級(jí)電容管理系統(tǒng)估算出的SOC值輸入進(jìn)功率分配控制器;否則，就用電流檢測(cè)裝置對(duì)超級(jí)電容的電流進(jìn)行檢測(cè)，此時(shí)如果檢測(cè)到有電流，就將超級(jí)電容SOC值的閾值輸入進(jìn)功率分配控制器，否則踏板控制器就會(huì)自動(dòng)控制加速踏板，同時(shí)啟動(dòng)報(bào)警裝置并在儀表盤顯示。功率分配控制器是將超級(jí)電容SOC值和所需力矩以及當(dāng)前車速作為輸入?yún)?shù)，輸出為超級(jí)電容所需提供的功率，減法器就是將功率計(jì)算模塊計(jì)算出來(lái)電動(dòng)汽車所需的功率減去超級(jí)電容提供的功率以得到蓄電池所需要提供的功率，計(jì)算出超級(jí)電容與蓄電池各自需要提供的功率之后將這些信息輸入進(jìn)電機(jī)，電機(jī)就開始按照所分配的功率進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]如圖2所示，一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法的流程圖，包括步驟:
[0022]步驟I)，車輛啟動(dòng)，通過加速踏板傳感器判斷駕駛員是否有加速的意圖，加速踏板傳感器是通過把加速踏板的位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來(lái)判斷的，如果駕駛員加速的意圖，轉(zhuǎn)向步驟2)，否則重復(fù)步驟I)。
[0023]步驟2)，通過超級(jí)電容的管理系統(tǒng)估算其SOC值;估算方法為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法；由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有逼近任意非線性的能力，因此采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以模擬超級(jí)電容的動(dòng)態(tài)特性，進(jìn)行SOC的估計(jì)。其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)估計(jì)超級(jí)電容SOC值時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有輸入層、輸出層及隱含層三層，輸入層設(shè)有四個(gè)神經(jīng)元，分別為超級(jí)電容的溫度、電壓、電流以及上一時(shí)刻的SOC值，輸出層為估算出的超級(jí)電容的SOC值，隱含層是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最重要的就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練樣本是從不同的工況上采集到的數(shù)據(jù);訓(xùn)練第一步為將采集到的數(shù)據(jù)線性規(guī)范化，第二步為設(shè)置隱含層的神經(jīng)元數(shù)、學(xué)習(xí)速率以及慣性系數(shù)，第三步將訓(xùn)練樣本加于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)并根據(jù)梯度下降法調(diào)整權(quán)值，第四步為修改隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)，第五步重復(fù)第三步與第四步，直到網(wǎng)絡(luò)的獲得滿意的輸出；這樣神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就訓(xùn)練結(jié)束，此時(shí)隱含層就相當(dāng)于一個(gè)大型的跟超級(jí)電容有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以根據(jù)各傳感器傳來(lái)的超級(jí)電容的溫度、電壓、電流以及上一時(shí)刻的SOC值得到這一時(shí)刻的SOC值。
[0024]步驟3)，在超級(jí)電容SOC值作為輸入?yún)?shù)輸入到功率分配控制器之前，將超級(jí)電容SOC值與超級(jí)電容SOC值的閾值進(jìn)行比較，若超級(jí)電容SOC值小于閾值，此時(shí)判斷超級(jí)電容是處于故障狀態(tài)還是誤判狀態(tài)，轉(zhuǎn)向步驟4);否則將此時(shí)超級(jí)電容SOC值和當(dāng)前車速以及車輛所需力矩作為輸入?yún)?shù)，輸入到功率分配控制器實(shí)行超級(jí)電容與蓄電池之間的功率分配；當(dāng)前車速是通過車速傳感器測(cè)量得到的，車輛所需的力矩是根據(jù)加速踏板傳感器、制動(dòng)踏板傳感器分別采集的加速踏板、制動(dòng)踏板的信息以及當(dāng)前車速得到的。
[0025]超級(jí)電容SOC值的閾值為:超級(jí)電容是不可能將100%的電量全部放空的，它有一定的放電空間，超級(jí)電容的全部電量減去放電空間就是所謂的閾值，也是超級(jí)電容的SOC值所能達(dá)到的最小值，并且不同的復(fù)合電源電動(dòng)汽車其超級(jí)電容SOC值的閾值是不相同的。
[0026]步驟4)，通過電流檢測(cè)裝置檢測(cè)超級(jí)電容中是否有電流流過;有電流流過，說(shuō)明此時(shí)超級(jí)電容處于誤判狀態(tài);無(wú)電流流過，說(shuō)明此時(shí)超級(jí)電容處于故障狀態(tài)。
[0027]如果超級(jí)電容處于故障狀態(tài)，則通過踏板控制器控制加速踏板以減小加速幅度，同時(shí)通過報(bào)警裝置提醒駕駛員，并在儀表盤上紅燈閃爍;如果超級(jí)電容處于誤判狀態(tài)，說(shuō)明超級(jí)電容本身是有電的，此時(shí)，將超級(jí)電容SOC值的閾值和當(dāng)前車速以及車輛所需力矩作為輸入?yún)?shù)，輸入到功率分配控制器進(jìn)行超級(jí)電容與蓄電池之間的功率分配。
[0028]所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離辦發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變形均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟I)，車輛啟動(dòng)，通過加速踏板傳感器判斷駕駛員是否有加速的意圖，如果駕駛員加速的意圖，轉(zhuǎn)向步驟2 )，否則重復(fù)步驟I); 步驟2)，通過超級(jí)電容的管理系統(tǒng)估算其SOC值； 步驟3)，在超級(jí)電容SOC值作為輸入?yún)?shù)輸入到功率分配控制器之前，將超級(jí)電容SOC值與超級(jí)電容SOC值的閾值進(jìn)行比較，若超級(jí)電容SOC值小于閾值，此時(shí)判斷超級(jí)電容是處于故障狀態(tài)還是誤判狀態(tài)，轉(zhuǎn)向步驟4);否則將此時(shí)超級(jí)電容SOC值和當(dāng)前車速以及車輛所需力矩作為輸入?yún)?shù)，輸入到功率分配控制器實(shí)行超級(jí)電容與蓄電池之間的功率分配； 步驟4)，如果超級(jí)電容處于故障狀態(tài)，則通過踏板控制器控制加速踏板以減小加速幅度，同時(shí)通過報(bào)警裝置提醒駕駛員，并在儀表盤上紅燈閃爍;如果超級(jí)電容處于誤判狀態(tài)，說(shuō)明超級(jí)電容本身是有電的，此時(shí)，將超級(jí)電容SOC值的閾值和當(dāng)前車速以及車輛所需力矩作為輸入?yún)?shù)，輸入到功率分配控制器進(jìn)行超級(jí)電容與蓄電池之間的功率分配。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法，其特征在于，所述步驟I)中的加速踏板傳感器是通過把加速踏板的位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)來(lái)判斷駕駛員是否有加速的意圖。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法，其特征在于，所述步驟2)中超級(jí)電容的管理系統(tǒng)估算其SOC值，估算方法為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法;神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法估計(jì)超級(jí)電容SOC值時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有輸入層、輸出層及隱含層三層，輸入層設(shè)有四個(gè)神經(jīng)元，分別為超級(jí)電容的溫度、電壓、電流以及上一時(shí)刻的SOC值，輸出層為估算出的超級(jí)電容的SOC值，隱含層是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的核心；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最重要的就是對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，訓(xùn)練樣本是從不同的工況上采集到的數(shù)據(jù)，直到網(wǎng)絡(luò)獲得滿意的輸出，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練結(jié)束，此時(shí)隱含層就相當(dāng)于一個(gè)大型的跟超級(jí)電容有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以根據(jù)各傳感器傳來(lái)的超級(jí)電容的溫度、電壓、電流以及上一時(shí)刻的SOC值得到這一時(shí)刻的SOC值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法，其特征在于，所述步驟3)中超級(jí)電容SOC值的閾值為超級(jí)電容的全部電量減去其放電空間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法，其特征在于，所述步驟4)中，超級(jí)電容的故障狀態(tài)與誤判狀態(tài)的判斷方法是通過電流檢測(cè)裝置檢測(cè)超級(jí)電容中是否有電流流過;有電流流過，說(shuō)明此時(shí)超級(jí)電容處于誤判狀態(tài);無(wú)電流流過，說(shuō)明此時(shí)超級(jí)電容處于故障狀態(tài)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超級(jí)電容SOC識(shí)別故障的蓄電池保護(hù)控制方法，其特征在于，所述步驟3)及步驟4)中，當(dāng)前車速是通過車速傳感器測(cè)量得到的，車輛所需的力矩是根據(jù)加速踏板傳感器、制動(dòng)踏板傳感器分別采集的加速踏板、制動(dòng)踏板的信息以及當(dāng)前車速得到的。
【文檔編號(hào)】B60L11/00GK106004449SQ201610331667
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月18日
【發(fā)明人】盤朝奉, 戴偉, 陳燎, 陳龍, 江浩斌, 汪少華, 袁朝春, 王麗梅
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)