本文關(guān)鍵詞：電動汽車復(fù)合電源能量管理策略研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學》 2015年

電動汽車復(fù)合電源能量管理策略研究

王同景  

【摘要】：電動汽車的電源技術(shù)是決定電動汽車整車性能的關(guān)鍵之一。現(xiàn)有動力電池往往功率密度低、低溫性能差、循環(huán)壽命短，已經(jīng)成為了電動汽車技術(shù)發(fā)展和市場化推廣的關(guān)鍵制約因素。超級電容作為一種新生電源，具有比功率大、效率高和壽命長等優(yōu)點，通過與電池的有效組合形成的復(fù)合電源構(gòu)成了與電池的優(yōu)勢互補，是解決電動汽車由單一動力電池驅(qū)動帶來的動力性不足和續(xù)駛里程較短問題的有效途徑之一。然而動力電池和超級電容具有相當不同的動力學特性和工作模式。因此對兩個不同的能量存儲單元進行有效的能量管理就顯得十分重要。 目前，電動汽車復(fù)合電源的能量管理策略主要有邏輯門限控制、基于車速的功率分配控制和模糊邏輯控制等。邏輯門限控制有其簡單的優(yōu)勢，但由于不能適應(yīng)汽車行駛工況的變化，因此往往只對單一或功率平均值相近且速度變化較緩慢的工況有效；基于車速的功率分配控制方法考慮了速度的變化，但在伴有頻繁啟動和加減速的工況中會導(dǎo)致動力電池出現(xiàn)較大電流的放電；模糊控制與邏輯門限控制類似，規(guī)則比較固定，缺乏靈活性和適應(yīng)性。由此，上述控制方法雖然各有優(yōu)勢和特點，但均難以實現(xiàn)電池與超級電容之間功率分配的最優(yōu)化。 本文提出了一種改進的動力電池和超級電容功率分配的優(yōu)化控制方法。該方法以動態(tài)規(guī)劃理論為基礎(chǔ)，以整個循環(huán)行駛工況中動力電池的能量損失最少為成本函數(shù)，根據(jù)每一時刻動力電池和超級電容的荷電狀態(tài)，通過控制動力電池在每個時刻的輸出功率來實現(xiàn)動力電池與超級電容之間功率的最優(yōu)分配。此外，為了改善復(fù)合電源控制效果，本文依據(jù)動態(tài)規(guī)劃方法的控制結(jié)果對邏輯門限控制進行了優(yōu)化。 本文主要研究工作包括： 第一，復(fù)合電源特性分析。復(fù)合電源特性，特別是充放電特性是制定能量管理策略的基礎(chǔ)。本文首先根據(jù)標準測試流程對鋰離子動力電池和超級電容進行了測試，并根據(jù)測試結(jié)果繪制了鋰離子動力電池和超級電容的特性曲線，并據(jù)此對兩者的特性進行了分析比較。此外，還對DC/DC的效率特性進行了分析。 第二，復(fù)合電源建模與驗證。一個高效精確的復(fù)合電源模型是制定能量管理策略的前提。本文首先確定了復(fù)合電源的結(jié)構(gòu)，也對動力電池和超級電容的參數(shù)進行了匹配。動力電池模型選擇了PNGV模型，根據(jù)其建模原理及試驗數(shù)據(jù)對模型參數(shù)進行了辨識；超級電容模型選擇了RC模型，根據(jù)其建模原理及測試數(shù)據(jù)辨識模型參數(shù)；根據(jù)辨識的參數(shù)建立了動力電池和超級電容模型，并分別對二者進行了恒功率充放電和變功率充放電試驗驗證。驗證結(jié)果顯示，所建模型可以比較準確地模擬電池和超級電容的特性。之后又建立了DC/DC效率模型，并最終完成了復(fù)合電源的整體建模。 第三，復(fù)合電源能量管理策略的研究。本文設(shè)計了以整個循環(huán)行駛工況下動力電池的能量損失最小為目標，根據(jù)每個時刻動力電池與超級電容的荷電狀態(tài)動態(tài)規(guī)劃整個工況動力電池的輸出功率以實現(xiàn)兩者間功率分配最佳的控制策略。通過該方法得出的仿真結(jié)果與邏輯門限控制和模糊控制結(jié)果對比可知：該策略明顯降低了動力電池的輸出電流，使得動力電池功率輸出比較平穩(wěn)，，提高了整車能量利用率，延長了汽車的續(xù)駛里程。此外，本文還依據(jù)動態(tài)規(guī)劃方法的控制結(jié)果對邏輯門限控制進行了優(yōu)化。

【關(guān)鍵詞】：
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U469.72
【目錄】：

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