【摘要】：隨著社會(huì)的快速發(fā)展,汽車(chē)已經(jīng)成為人們生活不可替代的產(chǎn)品,方便人們的生活,但是汽車(chē)排放的尾氣,會(huì)加重環(huán)境污染問(wèn)題,同時(shí),也會(huì)加劇能源危機(jī)問(wèn)題。發(fā)展新能源汽車(chē)可以有效解決傳統(tǒng)汽車(chē)帶來(lái)的問(wèn)題,當(dāng)前純電動(dòng)車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)展尤為迅速。新能源汽車(chē)的關(guān)鍵部件是儲(chǔ)能系統(tǒng),如何提高其綜合性能是亟待解決的問(wèn)題。電池低溫特性差、容量衰減快、壽命短,其單獨(dú)作為能量來(lái)源使系統(tǒng)成本變高。隨著超級(jí)電容(Super Capacitor,SC)儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展,其具有功率密度高、低溫特性好等優(yōu)點(diǎn)可應(yīng)用到混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(Hybrid Energy Storage System,HESS)中,與電池互補(bǔ)共同作為動(dòng)力源。電池/超級(jí)電容在HESS中有多種連接方式,本文將針對(duì)DC/DC變換器與超級(jí)電容串聯(lián)的半主動(dòng)式構(gòu)型展開(kāi)研究。首先,分別分析儲(chǔ)能元件的工作原理及相關(guān)特性,建立內(nèi)阻等效模型;其次分析混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),包括被動(dòng)式、主動(dòng)式和半主動(dòng)式構(gòu)型,綜合考慮性能特點(diǎn),選取合適構(gòu)型;再次,針對(duì)半主動(dòng)式混合儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)電流電壓方程建立狀態(tài)空間平均模型,確定穩(wěn)態(tài),建立擾動(dòng)模型,為增強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性,充分考慮系統(tǒng)存在飽和及時(shí)滯,修改模型;最后,利用凸包函數(shù)處理系統(tǒng)存在飽和的情況,針對(duì)系統(tǒng)有限時(shí)間穩(wěn)定和李雅普諾夫(Lyapunov)漸進(jìn)穩(wěn)定,構(gòu)造相應(yīng)Lyaounov-Krasovskii函數(shù),利用線(xiàn)性矩陣不等式將優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為數(shù)值問(wèn)題,得到穩(wěn)定性條件,對(duì)比分析仿真結(jié)果,選取后者作為本文控制算法的理論基礎(chǔ)。本文將設(shè)定電池端參考電流分別為1.5A,2.4A,2.7A,2.8A,3A,總線(xiàn)電壓為20V,輕載和重載分別設(shè)定為220Ω和4Ω,利用Matlab完成控制器仿真,得到電流電壓曲線(xiàn),驗(yàn)證在負(fù)載變化時(shí)系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能元件電流和總線(xiàn)電壓的魯棒控制。針對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理,采用模糊邏輯控制器,根據(jù)負(fù)載需求功率、儲(chǔ)能元件的荷點(diǎn)狀態(tài)(State Of Charge,SOC),通過(guò)模糊邏輯控制器得到儲(chǔ)能元件二者的需求功率,完成能量分配。基于A(yíng)DVISOR中已存在的純電動(dòng)汽車(chē)頂層模型進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),搭建含HESS的純電動(dòng)車(chē)Simulink模型,配置相關(guān)參數(shù),在美國(guó)城市工況(UDDS)下進(jìn)行仿真,驗(yàn)證能量管理策略的有效性。本文最終對(duì)混合儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化了控制算法,實(shí)現(xiàn)電池/超級(jí)電容電流和母線(xiàn)電壓的魯棒控制,同時(shí)也通過(guò)設(shè)計(jì)模糊邏輯控制器提高系統(tǒng)能量利用效率,并通過(guò)仿真驗(yàn)證算法的有效性。
【圖文】：

圖 2-1 鋰電池工作原理圖Li+電池除了具有以前的二次電池的氧化-還原反應(yīng)，還存在離子嵌入和脫嵌的，由于電池兩極存在電壓差，鋰離子會(huì)在電極材料內(nèi)部的“空間”進(jìn)入或離開(kāi)，進(jìn)入或離開(kāi)不會(huì)改變電極材料晶格結(jié)構(gòu)，因此鋰離子電池的電極的可逆性較Li+電池的性能在許多方面比其余的二次電池要好，例如：其單體電壓高、高密度、低自放電率、能夠在較寬的溫度范圍內(nèi)工作、具有較長(zhǎng)的使用壽命、以的速度進(jìn)行充放電、無(wú)記憶、清潔無(wú)污染等。目前它已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信及電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車(chē)、航空航天等方面。.2 鋰離子電池內(nèi)阻等效模型和容量特性由于本文主側(cè)重于 HESS 的性能，電池模型將使用最常用的內(nèi)阻模型，它的結(jié)理想電壓源和等效電阻組成。電壓源代表電動(dòng)勢(shì)，電阻代表寄生串聯(lián)電阻。模構(gòu)如圖 2-2 所示，可以用以下公式求得( )/R V E I(2-4)

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文于以上原理，可以在 ADVISOR 中建立仿真模型，如圖 2-3 所示。幾個(gè)模塊，(a)開(kāi)路電壓和內(nèi)阻計(jì)算模塊；(b)功率限制模塊；(c)電流)SOC 估算模塊以及；(e)熱模型模塊。通過(guò)該模型可以得到電池電流OC 值，根據(jù)功率需求大小計(jì)算出開(kāi)路電壓和內(nèi)阻，并確保電池工作范圍內(nèi)。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：U469.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700276