本文選題：雙源動(dòng)力動(dòng)車組 + 動(dòng)力電池系統(tǒng)　； 參考：《北京交通大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：雙源動(dòng)力動(dòng)車組作為一種創(chuàng)新的動(dòng)力模式能夠有效節(jié)約能源、降低運(yùn)營(yíng)成本,具有廣闊的市場(chǎng)前景。鋰離子電池組作為該動(dòng)車組的動(dòng)力源之一,能夠?yàn)樘峁┸囕v正常運(yùn)行所必須的牽引功率并且回收制動(dòng)能量,實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗,是一種完全自主創(chuàng)新的動(dòng)車組動(dòng)力模式。本文以雙源動(dòng)力動(dòng)車組動(dòng)力電池系統(tǒng)為主要研究對(duì)象,按照設(shè)計(jì)要求搭建了能夠模擬工況下動(dòng)力電池系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)的仿真模型,并通過與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了模型的仿真精度。具體的研究?jī)?nèi)容和成果如下： (1)通過了解雙源動(dòng)力動(dòng)車組的研究背景和意義明確了該動(dòng)車組的概念；通過分析車載動(dòng)力系統(tǒng)的工作方式和需要突破的各關(guān)鍵技術(shù),確立了本論文的主要研究對(duì)象；通過調(diào)研鋰離子電池成組模型的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及蓄電池系統(tǒng)在軌道交通領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀,確立了本論文的研究方法。 (2)依照動(dòng)力電池系統(tǒng)的具體工作模式,通過分析該動(dòng)車組具體的牽引制動(dòng)特性輸入條件,利用Matlab軟件計(jì)算出了車輛在起動(dòng)、勻速和制動(dòng)過程中相應(yīng)的功率需求；結(jié)合功率需求,通過對(duì)可能適用于動(dòng)力電池系統(tǒng)的幾種鋰離子電池在電壓范圍、充放電倍率、工作環(huán)境溫度、電池能量密度和循環(huán)壽命等方面進(jìn)行比較,確定了所選電池類型,并設(shè)計(jì)了電池組的具體配置方式,給出了電池系統(tǒng)箱體結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)方式,為動(dòng)力電池系統(tǒng)仿真模型的搭建做好前期分析工作。 (3)詳細(xì)研究了搭建包括DC/DC變換器模塊和動(dòng)力電池組模塊兩部分在內(nèi)的動(dòng)力電池系統(tǒng)整體仿真模型的方法,其中重點(diǎn)研究了DC/DC變換器的具體控制方式以及電池組Thevenin模塊中對(duì)于電池串并聯(lián)的處理方式；設(shè)計(jì)了能夠通過抽取車輛運(yùn)行特征工況數(shù)據(jù)來模擬牽引逆變器具體的運(yùn)行方式的功率源模塊；設(shè)計(jì)了直流穩(wěn)壓環(huán)節(jié)用以穩(wěn)定直流母線電壓；該仿真模型良好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙源動(dòng)力動(dòng)車組動(dòng)力電池供電系統(tǒng)工況下運(yùn)行狀態(tài)的完整模擬。 (4)給出了動(dòng)力電池系統(tǒng)仿真模型中各模塊參數(shù)的設(shè)置方法,其中重點(diǎn)研究了利用正態(tài)分布規(guī)律進(jìn)行參數(shù)數(shù)量擴(kuò)展的方法；通過對(duì)動(dòng)力電池系統(tǒng)仿真結(jié)果的分析說明了該模型的仿真結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求,能夠滿足車輛工況下的功率需求；完成了電池模組實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建并給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果；通過對(duì)比仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果,驗(yàn)證了該模型的準(zhǔn)確性,為整車實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的試制奠定理論基礎(chǔ)。
[Abstract]:As a kind of innovative power mode, dual-source EMU can save energy and reduce operation cost effectively, so it has a broad market prospect. As one of the power sources of the EMU, the Li-ion battery pack can provide the traction power necessary for the normal operation of the vehicle and recover the braking energy to achieve energy saving and consumption reduction. It is a completely independent and innovative power mode of the EMU. In this paper, the power battery system of dual-source EMU is taken as the main research object. According to the design requirements, a simulation model is built to simulate the real-time running state of the power battery system under the condition of simulation, and the results are compared with the experimental results. The simulation accuracy of the model is verified. The specific research contents and results are as follows: (1) through understanding the research background and significance of the dual-source EMU, the concept of the EMU is clarified, and the working mode of the vehicle-mounted power system and the key technologies that need to be broken through are analyzed. The main research object of this thesis is established, and the research status of lithium ion battery group model at home and abroad and the application status of battery system in the field of rail transit are investigated. The research method of this paper is established. (2) according to the specific working mode of the power battery system, by analyzing the specific input conditions of the traction braking characteristics of the EMU, the starting of the vehicle is calculated by using Matlab software. Combined with the power demand, several kinds of lithium-ion batteries which may be suitable for the power battery system are applied in the voltage range, charge / discharge rate, working environment temperature, Compared with the battery energy density and cycle life, the selected battery type is determined, and the specific configuration mode of battery pack is designed, and the specific design mode of battery system box structure is given. For the establishment of power battery system simulation model to do a good job of early analysis. (3) detailed study of the DC / DC converter module and power battery pack module including two parts of the power battery system simulation model of the whole power battery system simulation method. The specific control mode of DC / DC converter and the series-parallel processing mode of battery package Thevenin module are studied in detail. The power source module is designed to simulate the specific operation mode of traction inverter by extracting the data of vehicle operating characteristics, and the DC voltage stabilizer is designed to stabilize the DC bus voltage. The simulation model well realizes the complete simulation of the running state of the power battery power supply system of the dual-source EMU. (4) the method of setting the parameters of each module in the simulation model of the power battery system is given. The method of parameter number expansion using normal distribution law is studied emphatically, and the simulation results of the power battery system show that the simulation results of the model meet the design requirements and can meet the power requirements of the vehicle operating conditions. The battery module experimental platform is built and the experimental results are given. The accuracy of the model is verified by comparing the simulation results with the experimental results, which lays a theoretical foundation for the trial production of the vehicle experimental platform.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TM912

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本文編號(hào)：2115686