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1、(10)申请公布号 CN 102822001 A(43)申请公布日 2012.12.12CN102822001A*CN102822001A*(21)申请号 201080065775.7(22)申请日 2010.08.2361/298,206 2010.01.25 US61/298,204 2010.01.25 USB60L 11/18(2006.01)B60L 7/10(2006.01)B60L 7/02(2006.01)B60L 11/00(2006.01)B60L 3/00(2006.01)(71)申请人麦斯韦尔技术股份有限公司地址美国加利福尼亚州(72)发明人约翰M米勒(74)专利代理机。
2、构北京康信知识产权代理有限责任公司 11240代理人余刚 吴孟秋(54) 发明名称储能系统及方法(57) 摘要在一种包括蓄电池和超级电容器的储能系统中，电容器的荷电状态（SOC）是动态设定点的主体。该动态设定点控制是存储系统接触的载荷机制的函数，例如混合动力汽车或电动汽车。该控制可以部分基于负载电流的实时快速傅里叶变换分析，允许对控制系数进行实时调整。这样，当期望电容器能够吸收大电流，例如从再生制动，可以最大限度地减少电容器被充满电的发生。同样地，当期望使升压功率可用时，可以最大限度地减少电容器几乎不放电的发生。因此，即便是相对较小的超级电容器（可能是蓄电池储容量的二百分之一）也可以允许大大减。
3、少在蓄电池中散发出的废热，并可以减少电流流入或流出蓄电池的不必要循环。这样可以延长蓄电池的使用寿命并提高蓄电池的性能。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.09.25(86)PCT申请的申请数据PCT/US2010/046308 2010.08.23(87)PCT申请的公布数据WO2011/090511 EN 2011.07.28(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书7页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 5 页1/2页21.一种与可变负载连接的储能系统一起使用的方法，所述负载有时从所述储能系统。
4、中引出功率，有时再生功率要被存储在所述储能系统中，功率引出有时较大有时较小，要被存储的所述再生功率有时较大有时较小，所述储能系统包括蓄电池和超级电容器，所述方法包括以下步骤：监测所述超级电容器的荷电状态（SOC）；动态建立驱使所述SOC接近的设定点，作为所感测的负载电流的函数不时地向上及向下调整动态设定点，所感测的所述负载电流被定义为所述储能系统和所述负载之间的电流。2.根据权利要求1所述的方法，其中，动态建立所述设定点是通过对所感测的所述负载电流进行快速傅里叶变换而获得的最低的三个频率的平均值的函数。3.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述超级电容器的所述SOC进行驱使以便在所述SOC接近。
5、零时，即便电流也由所述蓄电池提供给所述负载，也要为所述电容器的充电分配更多电流，并且其中，对所述超级电容器的所述SOC进行驱使以便在所述SOC接近100%时，即便电流也由所述负载提供给所述蓄电池，也要为所述电容器的充电分配更少电流。4.一种与可变负载连接的储能系统一起使用的方法，所述负载有时从所述储能系统中引出功率，有时再生功率要被存储在所述储能系统中，功率引出有时较大有时较小，要被存储的所述再生功率有时较大有时较小，所述储能系统包括蓄电池和超级电容器，所述方法包括以下步骤：监测所述超级电容器的荷电状态（SOC）；监测负载电流；作为所监测的所述负载电流的函数，对定义驱使所述SOC接近的值的设定。
6、点进行动态调整；以及发生表示所述系统的操作员改变的感测事件时重新设置所述设定点。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述系统是具有位置可调座椅的机动车的一部分，所述感测事件包括对所述座椅的位置进行调整。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述系统是具有位置可调后视镜的机动车的一部分，所述感测事件包括对所述后视镜的位置进行调整。7.一种与可变负载连接的储能系统，所述负载有时从所述储能系统中引出功率，有时再生功率要被存储在所述储能系统中，功率引出有时较大有时较小，要被存储的所述再生功率有时较大有时较小，所述储能系统包括：蓄电池；具有荷电状态（SOC）的超级电容器；与所述超级电容器串联的功率变换器；。
7、所述超级电容器和功率变换器一起与所述蓄电池并联并转而被设置为与所述可变负载连接；负载电流传感器；控制器，所述控制器与一个或多个传感器连接，允许对所述超级电容器的所述SOC进行测定，所述控制器与所述负载电流传感器连接；所述控制器响应于所感测的负载电流来动态地建立驱使所述SOC接近的设定点，作为权 利 要 求 书CN 102822001 A2/2页3所感测的所述负载电流的函数不时地向上和向下调整动态的所述设定点。8.根据权利要求7所述的储能系统，其中，动态建立所述设定点是通过对所感测的所述负载电流进行快速傅里叶变换而获得的最低的三个频率的平均值的函数。9.根据权利要求7所述的储能系统，其中，对所述。
8、超级电容器的所述SOC进行驱使以便在所述SOC接近零时，即便电流也由所述蓄电池提供给所述负载，也要为所述电容器的充电分配更多电流，并且其中，对所述超级电容器的所述SOC进行驱使以便在所述SOC接近100%时，即便电流也由所述负载提供给所述蓄电池，也要为所述电容器的充电分配更少电流。10.一种与可变负载连接的储能系统，所述负载有时从所述储能系统中引出功率，有时再生功率要被存储在所述储能系统中，功率引出有时较大有时较小，要被存储的所述再生功率有时较大有时较小，所述储能系统包括：蓄电池；具有荷电状态（SOC）的超级电容器；与所述超级电容器串联的功率变换器；所述超级电容器和功率变换器一起与所述蓄电池并。
9、联并转而被设置为与所述可变负载连接；负载电流传感器；控制器，所述控制器与一个或多个传感器连接，允许对所述超级电容器的所述SOC进行测定，所述控制器与所述负载电流传感器连接；作为所监测的负载电流的函数，所述控制器被设置为动态地调整定义了驱使所述SOC接近的值的设定点；通过重新设置所述设定点，所述控制器对表示所述系统的操作员变化的感测事件作出响应。11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述系统是具有位置可调座椅的机动车的一部分，所述感测事件包括对所述座椅的位置进行调整。12.根据权利要求10所述的系统，其中，所述系统是具有位置可调后视镜的机动车的一部分，所述感测事件包括对所述后视镜的位置进行调整。
10、。权 利 要 求 书CN 102822001 A1/7页4储能系统及方法0001 本专利申请要求均于2010年1月25日提交的第61/298,204号和第61/298,206号的美国专利申请的权益，其全部内容通过引用结合于此。背景技术0002 在许多大功率系统中，超级电容器与蓄电池相结合的效果好于单独的蓄电池。但现有的系统，即便是那些采用超级电容器和蓄电池的系统，也留有许多改进的余地。该系统的性能在实际载荷和服务使用的全范围中远没有那么好。且蓄电池持续的时间并没有人们所希望的那样长。正如下文详细阐述的，本发明提出了具有更好的性能以及所期望的更长的蓄电池使用寿命。但是，首先要提供一些背景，其可以。
11、创建一些术语并且可以帮助了解直到现在也尚未满足的极大需求。0003 图1示出了混合动力汽车21的简化框图。内燃机和交流发电机23为电动发电机24提供功率，该电动发电机转而机械地耦合至传动系和轮子25。重要地是，该汽车使用再生制动，其中，通过将经过传动系25至电动发电机24的动能转化为储能系统26中存储的电能来使汽车减速。将储能系统26理想化为位于端子30，31的两端器件。在现有的许多混合动力汽车中，储能系统26的主要组成部分（或许只有这个组成部分）是电化学蓄电池22。通过再生制动产生的并存储在存储系统26中的能量可以稍后用来代替发动机交流发电机23的能量为电动发电机24供电，或作为除了发动机交。
12、流发电机23的能量以外的能量为电动发电机24提供动力。0004 与仅仅使用内燃机的传统汽车相比，混合动力汽车21提供了改进的燃油经济性，部分原因是使用了再生制动。以一定代价，即，蓄电池22的现实的制造成本以及超大蓄电池的处理或回收成本，而获得改进的燃油经济性。明显地，即使汽车21承受着必须使很重的蓄电池22从一个地方移到另一个地方的重担，然而汽车21仍享有刚才提及的改进的燃油经济性。0005 虽然混合动力汽车在日常实践中仍然算是最近才提出的，但已开始了解到，蓄电池的寿命相当重要。如果一些发明要提供更长蓄电池寿命的可能性，这将是好消息，至少有三个原因：第一，较长的使用寿命首先可以分摊蓄电池的大量。
13、费用，第二，可以延迟蓄电池处理或回收的费用，第三，可以减少或减缓在更换蓄电池的过程中由于蓄电池故障或有关的报废间隔给用户带来的不便。0006 如上所述，简化了图1。例如，图1示出了通过变速箱和两个差速器与四个轮子连接的单个电动发电机24。然而，应理解，另一种方法是采用四个电动发电机，每个电动发电机与各自的轮子机械耦合。0007 还应当理解，汽车21还具有图1中为了清楚起见而被省略，但对取得与传统汽车中的油门踏板或刹车踏板相同的效果来说是很重要的开关以及其他控制电子设备。在连接至蓄电池22的线路中还具有熔断器或熔断丝，以便在蓄电池22外部发生短路的情况下切断电源。蓄电池22中还可以具有一个或多个。
14、温度传感器，用来使蓄电池的额定值降低直至通过过高温度情况。说 明 书CN 102822001 A2/7页50008 图2更详细地示出了如图1所示的典型储能系统26。蓄电池22包含多个串联的电化学电池27。（要理解，即使在图2中未示出串-并联布置，但也可以使用这种布置。）0009 蓄电池22是一种通过化学反应来存储以及释放能量的电化学装置。化学反应不能即刻发生，而是需要花一些时间。化学反应还可以产生一些热。这就意味着蓄电池不能即刻提供其存储的所有或部分能量，而是需要一些时间来提供其能量。这同样意味着，如果能量（例如，由于再生制动）从外部进入存储系统，这种能量不能即刻被存储到蓄电池中，而是需要花一。
15、点时间才能被存储。试图非常快地从蓄电池中获取大量能量可能会导致发热，这存在几个弊端：第一，发热表示消耗了否则将被用于一些有利用途的能量，第二，发热表示需要设计一种从蓄电池中耗散热量的机构，第三，发热会缩短使用寿命并增加了过早损坏的风险。0010 针对给定选择的蓄电池化学性质，以及针对给定的具体蓄电池设计，经验表明蓄电池在其使用寿命中可用的充放电循环仅仅具有有限的次数。（如上所述，诸如超温或过度的高耗用电流或充电电流等操作极限可能减少否则将是可用的可用充放电循环的次数。）0011 这些因素及其他因素最近促使系统设计师尽量使超级电容器与蓄电池并联。例如，图3示出了由与蓄电池22并联的超级电容器28。
16、（由串联的多个独立超级电容器29构成）构成的储能系统26。这种方法确实提供了比单独使用蓄电池（如图2所示）更大的益处。超级电容器可以非常快地接收能量（例如来自再生制动的能量），比蓄电池接收能量快得多。当要将能量传递给负载时（例如，用于快速加速），超级电容器可以非常快地向负载提供能量，同样比蓄电池提供能量快得多。0012 如上所述，经验表明超级电容器与蓄电池结合在一起的效果通常好于单独的蓄电池。这已经促使研究员试图使用或大或小的超级电容器来了解超级电容器和蓄电池的大小是否存在最佳比率（针对特定用途）。这还促使研究员考虑在超级电容器、蓄电池及负载之间的更复杂连接是否会取得比图3中所示的简单连接更好。
17、的效果。0013 一种方法是与超级电容器和蓄电池一起使用“功率变换器”。在一个典型的实施方式中，功率变换器迫使电流沿两个方向中的任何一个方向流动，如按照表示所需电流流动的控制线路指向。这种功率变换器例如可以包含两个降压变换器（一个指向一个方向），两个升压变换器（一个指向一个方向），以及以取得所需电流流动所需的无论什么占空比开启这四个变换器之一（其他三个除外）的控制电子设备。在空状态（没有施加控制信号）下，该变换器优选地尽可能接近直配线（straight wire）。0014 图4示出了将其本身作为位于引脚30和31的两端器件呈现给负载的储能系统34。可以看见超级电容器28连同蓄电池20。重要地。
18、是，在图4的系统中，存在将其本身作为位于引脚35和36的两端器件呈现给系统的功率变换器32。控制线路33将控制信号传递给功率变换器32。0015 图5示出了替代图4储能系统的储能系统35。图5中的系统35同样将其本身作为位于引脚30和31的两端器件呈现给负载。同样可以看见超级电容器28连同蓄电池20。重要地是，在图5的系统中，功率变换器32与蓄电池20串联，而并不是与超级电容器28串联。控制线路33同样将控制信号传递给功率变换器32。0016 暂时提前转向图10，我们看到的是对图4的存储系统34进行了更详细的说明。端子30、31与系统34外部的负载和/或电源连接。蓄电池22通过电流传感器49与。
19、端子30、说 明 书CN 102822001 A3/7页631连接，利用电压传感器57对蓄电池22中的电压进行测量。设置了电容器28，优选为超级电容器。功率变换器32在电流驱动线路33的控制下允许从蓄电池到电容器或从电容器到蓄电池（或根本不存在）的受控通路。电压传感器47感测跨电容器28的电压，电流传感器45感测流入或流出电容器28的电流。电流传感器53感测流入或流出蓄电池22的电流。温度传感器43、51分别感测电容器28和蓄电池22的内部温度。感测线路44、46、48、52、54、50、58将来自刚才描述的传感器的信息提供给能量管理系统控制器55。控制器55在电流驱动线路33中提供电流驱动信。
20、号。控制器55具有可以与体系结构34外部的电路通信耦合的双向控制/数据总线56。图10中为了清楚起见而被省略的其他信号可以包括来自系统中环境温度的传感器的信号，以及来自功率变换器的“状态”信号。0017 在图10中，能量管理系统（EMS）控制器55检测超级电容器的温度、电流及电压（分别在线路44、46及48中），蓄电池的温度、电流及电压（分别在线路52、54及58中），以及流入和流出负载的电流（线路58中）。控制器55具有来自CAN或其他通信信道56的控制输入，并且向外地报告至同一条通信信道56，并在线路33上生成功率变换器电流命令。0018 现在再回到图6，我们看到的是示例性实施方式，储能系。
21、统34（来自图4）可见，其与电动发电机24耦合，该电动发电机转而与传动系25机械耦合。0019 众所周知，采用如图10和图4中描绘的控制器来试图优化系统34的性能。例如，这种控制器可以具有设定点，以便努力将超级电容器上的电荷推向为容量77%的水平。但事实证明，因为电容器耗尽接近零（当要求电容器为负载提供功率时，可能会利用升压模式的功率变换器提供给负载），因此对于典型的现实传动系及现实负载，超级电容器28提供益处的能力将迅速衰减。同样，当超级电容器28几乎被充满电时，如果需要超级电容器吸收来自再生制动的大量能量，则其益处会很快消失。0020 如果发现一种方法能够对储能系统进行更好、更精密的控制，。
22、这是所期望的。例如，如果对控制器进行更加智能化的配置，这可能会带来所期望的储能系统的改进控制。这种方法可以提供更长的蓄电池寿命，减少因热而产生的损失，允许设计师用较小的超级电容器进行设计，并允许设计师用较小的蓄电池进行设计。发明内容0021 在一种包括蓄电池和超级电容器的储能系统中，电容器的荷电状态（SOC）是动态设定点的主体。该动态设定点控制是该储能系统接触的载荷机制（例如混合动力汽车或电动汽车）的函数。该控制可以部分地基于负载电流的实时快速傅里叶变换分析，允许对控制系数进行实时调整。这样，可以最大限度地减少当期望电容器能够吸收大电流（例如来自再生制动的电流时），电容器被充满电的情况发生。同。
23、样地，可以最大限度地减少当期望使升压功率可用时，电容器几乎不放电的情况发生。结果是，即便是相对较小的超级电容器（可能是蓄电池的储能容量的二百分之一）也可以允许极大地降低蓄电池中耗散的余热，并可以减少电流流入或流出蓄电池的不必要循环。这样可以延长蓄电池的使用寿命并提高蓄电池的性能。附图说明0022 针对附图对本发明进行说明，其中：说 明 书CN 102822001 A4/7页70023 图1示出了根据现有技术的具有内燃机和储能系统的现有技术混合动力汽车；0024 图2示出了根据现有技术的储能系统；0025 图3示出了根据现有技术的具有超级电容器和蓄电池的储能系统；0026 图4示出了针对具有超级。
24、电容器和蓄电池的储能系统的第一拓扑结构的功能框图；0027 图5示出了针对具有超级电容器和蓄电池的储能系统的第二拓扑结构的功能框图；0028 图6示出了针对诸如在图4中具有超级电容器和蓄电池、与电动发电机和传动系连接的储能系统的第一拓扑结构的功能框图；0029 图7示出了图6的系统，其中功率流向电动发电机；0030 图8示出了图6的系统，其中功率从电动发电机流向储能系统；0031 图9示出了图6的系统，其中功率沿一个方向或另一个方向在超级电容器和蓄电池之间传递；0032 图10更详细地示出了图4的系统；0033 图11更详细地示出了功率变换器；0034 图12更详细地示出了控制器；以及0035。
25、 图13在功能框图的描述中描绘了一些传感器。0036 在可能的情况下，类似元件以类似的参考标号示出。具体实施方式0037 为了更全面地理解本发明，对在操作图6的汽车时可能发生的一部分电流流动进行说明是有帮助的。0038 一旦出现重载荷（例如，如果汽车正在上坡，或如果操作员正在踩油门踏板，或这两种情况都发生），电机24就可以从超级电容器28中引出电流，并且可以从蓄电池20中引出电流36，如图7所示。当然要满足基尔霍夫定律，使通过端子30（并因此通过端子31）的电流是刚才提及的两个电流的总和。0039 对比地，图8示出了图6的系统，其中电流从电动发电机流向储能系统。例如，汽车的操作员可以使劲推刹车。
26、，使电动发电机24成为发电机，产生再生制动。在这种情况下，可以是电流41流入电容器28以及电流40流入蓄电池20。与图7一样，要满足基尔霍夫定律，使通过端子30（并因此通过端子31）的电流是刚才提及的两个电流的总和。0040 图9示出了图6的系统，其中当有很少的电流或没有电流通过电动发电机24中的负载时，电流42沿一个方向或另一个方向在超级电容器和蓄电池之间传递。0041 如上所述，在至少一个现有技术系统中，针对功率变换器的控制信号试图保留超级电容器28的77%的荷电状态（SOC）。也就是，在偏离该水平之后，控制信号试图或多或少的将SOC恢复到77%。对于这种现有技术系统，在倘若SOC处于另一。
27、个水平的话会更好的情况下，电容器完全耗尽或充满电会很容易就发生。0042 例如，当电容器充满电时，从发电机收到的任何其他电流无处可去，只有流入蓄电池20。该电流可能超出蓄电池的正常最佳充电电流，从而导致蓄电池发热或在该系统中的、能够吸收或耗散不能被电容器或蓄电池中的任何一个所接收的电流（或其一部分）的任何说 明 书CN 102822001 A5/7页8部件中的其他能量浪费。0043 当电容器接近耗尽，例如，然后就期望将大功率传输给电机的这方面来说，这样的传输不能来自电容器，而能够由蓄电池传输的这种功率会受传输此功率的蓄电池的能力的限制。例如，如果我们将蓄电池建模为具有一定的内电阻，那么预计从蓄。
28、电池引出高电平功率的努力将使蓄电池发热。这种发热会浪费能量并存在缩短蓄电池寿命的风险。0044 根据本发明，用于储能系统34的控制器可以使图9的电流与图7以及图8所示的电流叠加。正如更详细描述的一样，正当有助于电容器能够提高传输给电机24的功率时，这允许将超级电容器28的几乎快耗尽的不满意结果降到最低（或甚至消除）。类似地，正当有助于电容器能够存储发电机24所传输的一部分功率时，这允许将超级电容器28的达到充满电的不满意结果降到最低（或甚至消除）。0045 然后，本发明的一个实施方式是提供我们所称的动态设定点控制。是指对超级电容器的荷电状态（SOC）进行主动调整以获得其初始设定。例如，如上所述。
29、，根据预期的车辆类型以及预期的驱动周期，典型超级电容器的SOC设定点标称上为77%。不管在任何特定时刻的模式如何，动态SOC设定点调节器通过不断计算超级电容器组的SOC，然后用这个SOC对DC-DC变换器控制回路的反馈增益进行调度来实现这个功能。这将在下文中进行更详细的描述。0046 本发明的相关方面是对能量管理进行高水平的调节并对DC-DC变换器的反馈信号进行鉴别，使变换器主要对车辆道路载荷的动力学作出响应，而不是仅仅响应于平均分量。通过本发明的这方面，蓄电池支路（蓄电池20周围的电路）将会经受不断的SOC耗尽，被称为荷电耗尽或“CD”模式。在CD模式下，电动汽车的能量蓄电池会或多或少的经历。
30、连续、低速率的放电。0047 示例性实施方式中的蓄电池20可以是铅酸VRLA蓄电池，容量为150Ah、75V，从而提供大约11kWh。但正如应当理解的，本发明的教导适用于包括镍氢蓄电池、锂离子蓄电池或燃料电池的任何储能系统。0048 以主动平行的方式将CD模式上叠加的大功率动力学路由至超级电容器和变换器支路。对一方面在CD模式下的蓄电池以及另一方面在电量保持（即，动态设定点控制）CS模式下的超级电容器之间的道路载荷功率进行划分是能量管理策略的一个敏感部分。0049 在通过模拟形成的一个实例中，社区式电动车（NEV）的蓄电池容量为11kWh，超级电容器的可用容量仅为54Wh。这是一个大约240比。
31、1的能量比。在模拟过程中，其结果的非常戏剧性之处在于从蓄电池中移走了相当多的热负荷。在该模拟中，增益调度器起到为超级电容器捕获几乎100%的再生制动能量的作用（而不迫使蓄电池吸收这个能量）。在该模拟中，超级电容器转而以大致50-50的比率将增压传输给蓄电池（也就是，提供由负载吸收的高达50%的能量）。0050 要理解，与（例如）锂离子蓄电池组储能容量以及为系统设计的功率容量相比，这些比率取决于相对的超级电容器储能容量。0051 针对高水平的道路载荷功率信号鉴别的启动策略是使用离线傅里叶变换方法从道路载荷功率测量值中提取频率分量。该傅里叶结果可以用来设置主反馈滤波器G1的系数。0052 然而，认。
32、为所期望的是仅仅以这种离线傅里叶技术开始对G1系数进行调整，然后说 明 书CN 102822001 A6/7页9进行实时测量。优选地，控制器55是在线或嵌入式控制器，通过对施加功率传动的感测负载电流进行快速傅里叶变换（FFT）来产生控制系数。在图10中，例如，控制器55可以经由线路50利用在一定时间间隔内对感测电流进行的FFT而对49上的负载进行感测。0053 虽然可以采用各种特定的控制方法来获取本文所寻求的结果，但被认为是富有成果的一种方法仅仅是算出来自FFT结果以及来自根据类型设置滤波器系数的标称值的最低的三至五个频率的平均值。0054 如上所述，配置系统的灵活性领域之一是作为所监测的负载。
33、电流的函数对定义了SOC被驱使接近的值的设定点进行动态调整。如果系统位于机动车内，且如果机动车的操作员倾向于（例如）经常或很突然地踩刹车，那么向下调整设定点以便保留电容器中的一部分容量用于吸收来自再生制动电流可能是有意义的。该启发式近似方法旨在允许系统作为所涉及的特定操作员的函数来学习一些与系统的可能需求有关的事情。当遵循这种启发式近似方法时，根据本发明实施方式，可能存在能够被感测的、表示系统的操作员改变的事件。例如，如果该系统是具有位置可调座椅的机动车的一部分，则感测事件可以包括对座椅的位置进行调整。再例如，如果系统是具有位置可调后视镜的机动车的一部分，则感测事件包括对后视镜的位置进行调整。。
34、0055 暂时提前转向图13，我们看到的是从后视镜调节系统201以及从座椅调节系统202接收输入的控制器55。0056 现在回到图10，超级电容器28与DC-DC变换器32的一个端子连接，其中超级电容器的电压Uc（在47上感测的）和电流Ic（在45上感测的）由线路46、48进行监测。超级电容器的电压和组的额定电压、Umx（跨超级电容器的最大容许电压）被SOCuc计算器用来确定超级电容器的荷电状态。给定SOC，然后根据该SOC，通过动态设定点控制对负载电流调节器进行增益调度。对蓄电池电流进行监测并用来推导出蓄电池的SOC供参考。利用状态空间平均建模法对变换器32进行的建模依赖于所测量的信号并依赖。
35、于例如49上的感测负载电流。例如，在一些车辆中，电机24是AC电机，因此功率变换器（在上述功能框图中为了清楚起见而被省略）被用作由逆变器和AC牵引电机组成的AC驱动单元的一部分。0057 结合示例性混合动力汽车对本发明的许多教导进行了详细的说明，指的是使用如图1所示的内燃机23以及储能系统22的汽车。但要理解，本发明的几乎所有教导对于电动汽车（没有内燃机而依赖于不时地对蓄电池充电的汽车）也同样具有益处。对于这种电动汽车，同样存在上文所讨论的需求避免蓄电池的废热，正当需要升压功率时试图避免排空超级电容器，正当期望超级电容器吸收因再生制动而产生的功率时试图避免达到超级电容器的100%SOC。005。
36、8 转向功率变换器，考虑一下功率变换器的具体设计并不重要的情况，这是有帮助的。一般情况下，期望功率变换器最好要尽可能的有效，这样就不会散发废热。尽管认为所描述的两个升压变换器以及两个降压变换器提供了一种合适的方法时，但除以上所述的情况外，许多功率变换器设计将提供本文所述的目的。0059 现在转向图11，更详细地示出了变换器32。变换器32基本上是三端器件（不算控制线路33和状态线路76，图11中为了清楚起见而省略了后者）。第一端子与超级电容器28连接，第二端子与蓄电池22连接，第三端子接地。变换器32内部是将要更详细描述的半波升降压双向电路。开关154、158由控制装置151进行控制，如之前结。
37、合图10所述的该控制说 明 书CN 102822001 A7/7页10装置在线路33上获取其命令。开关154、158分别与整流器156、155平行。电感器153和电容器152，157同样可见。0060 要理解，可以采用其他双向功率变换器拓扑结构，比如全波升降压变换器、Ck变换器或SEPIC/Luo变换器。在“Comparing DC-DC Converters for Power Management in Hybrid Electric Vehicles”，R.M.Schupbach，J.C.Balda，Electric Machines and Drives Conference，2003。
38、，IEEE International，第3卷，第1369-1374页（2003）中对可能影响特定变换器拓扑结构的选择的一些因素进行了讨论，其通过引用并入本文。在不以任何方式背离本发明的情况下，可以采用几个适用拓扑结构中的任何一个。0061 图12更详细地示出了控制器55。微处理器167执行ROM或PROM或EPROM 170中的代码并使用RAM 171。通信总线接口172允许处理器167在总线56上进行通信（参见图10）。在162上提供功率（通常为12VDC），电源168产生在控制器55内的多个位置使用的电压169。数字I/O174允许处理器167从功率转换器32接收线路76上的状态信息，并。
39、允许处理器167提供离散输出175，诸如在用户可见的指示器面板上通报过压、过流或超温情况或故障情况。总控输出是接触器75的输出（经由输出驱动器172）以及通常通过驱动器173经脉冲宽度调制至功率变换器32的输出33。0062 控制器55的输入例如是线路46上超级电容器中的电流、线路54上蓄电池中的电流、外部电流50、线路48上电容器中的电压以及线路58上蓄电池中的电压。这些信号每个实际上都是模拟信号，在163中进行复用并可以对于关于处理器167的模数转换器165可用。在不背离本发明的情况下可以用多种方式中的任何一种方式对电流进行测量，例如通过包围载流导体的环形线圈，或叶片分流器或霍尔效应传感器。
40、。在不背离本发明的情况下可以用多种方式对电压进行测量。0063 对于控制器的其他输入包括线路44上超级电容器中的温度测量值以及线路52上蓄电池中的温度测量值，以及线路161上的环境温度测量值。在不背离本发明的情况下，例如可以通过RTD或热电偶或其他方式进行这些温度测量。根据所使用的传感器（图12中为了清楚起见而被省略）的类型将每一个这样的信号传递给合适的模拟处理电路，再传递给多路复用器164、模数转换器166，进而传递给处理器167。0064 在每个输入端或输出端设置合适的静电放电（ESD）保护电路以降低控制器对这类危害的易感性。设置合适的电磁干扰（EMI）电路以最大限度地减少EMI从控制器传播至附近的其他设备。图12中为了清楚起见而省略了ESD和EMI电路。0065 还要理解，尽管图4的拓扑结构被认为是优选的，如果替代采用图5的拓扑结构，差不多也提供了本文所述的许多（如果并非所有）目的。0066 受本文教导启发并从中获得见解的本领域的技术人员在不背离本发明的情况下毫无困难地对本发明设计了无数明显的改进及变形，所有这些明显的改进和变形都旨在被符合下文的权利要求所涵盖。说 明 书CN 102822001 A10。