【摘要】：本文針對(duì)現(xiàn)有的儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法滿足電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中大功率以及續(xù)航里程的需求,提出一種基于遺傳算法(Genetic Algorithm,GA)的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(Hybrid Energy Storage System,HESS)能量功率的最優(yōu)分配策略,該HESS由鋰離子電池和超級(jí)電容器組成。此能量管理策略對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的不同工作模式進(jìn)行分類管理,建立能量管理系統(tǒng)輸出功率與需求功率誤差最小的目標(biāo)函數(shù)。采用遺傳算法求解目標(biāo)函數(shù),獲得鋰離子電池和超級(jí)電容的出力系數(shù),進(jìn)而優(yōu)化功率分配,以提高電動(dòng)汽車儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體性能。首先分析了目前國(guó)內(nèi)外研究電動(dòng)汽車HESS能量管理的現(xiàn)狀,以及能量管理中存在的難點(diǎn)問(wèn)題,然后提出改進(jìn)儲(chǔ)能單元的組成結(jié)構(gòu)和控制方法的解決方案。在比較了幾種儲(chǔ)能系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,選擇了鋰離子電池和超級(jí)電容分別單獨(dú)控制再并聯(lián)的結(jié)構(gòu)。這樣的HESS能夠較大限度地發(fā)揮鋰離子電池能量密度高和超級(jí)電容器功率密度高的優(yōu)勢(shì)。結(jié)合雙向DC/DC變換器的工作原理及其在HESS的作用,運(yùn)用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)降低系統(tǒng)的能量傳輸損耗。分析鋰離子電池和超級(jí)電容器各自的性能后,分別建立合適的等效電路模型,基于所建立的模型,使用擴(kuò)展卡爾曼濾波算法和開(kāi)路電壓法估算鋰離子電池和超級(jí)電容的SOC值;考慮鋰離子電池和超級(jí)電容器在混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中的容量比,確定各自的SOC權(quán)重系數(shù),加權(quán)得到系統(tǒng)整體SOC值。提出了HESS能量管理策略的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。隨后,推導(dǎo)出汽車的行駛速度和功率需求的關(guān)系表達(dá)式,并以各儲(chǔ)能單元SOC為參考依據(jù),建立了電動(dòng)汽車功率需求與HESS各儲(chǔ)能單元輸出功率之間的目標(biāo)函數(shù),并用改進(jìn)后的GA求解這一目標(biāo)函數(shù),獲取各儲(chǔ)能單元的出力系數(shù),進(jìn)而提出一種兼顧功率分配與能量調(diào)度的控制策略,優(yōu)化鋰離子電池和超級(jí)電容的功率分配。最后在ADVISOR仿真平臺(tái)上搭建含HESS的電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu),分別選取美國(guó)城市道路循環(huán)工況和歐洲城市行駛循環(huán)工況對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行模擬仿真,并利用粒子群算法作對(duì)比仿真。分析仿真結(jié)果,以驗(yàn)證基于GA的電動(dòng)汽車HESS能量管理策略的可行性。再在實(shí)驗(yàn)室已有平臺(tái)上進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn),以驗(yàn)證本文提出的HESS能量管理策略可以對(duì)鋰離子電池和超級(jí)電容的輸出功率進(jìn)行協(xié)調(diào)分配,體現(xiàn)其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP18;U469.72
【圖文】：

圖 2.9 LLC 半橋諧振電路波形諧振電路存在兩個(gè)諧振頻率，這兩個(gè)頻率取決于變諧振過(guò)程。如果mL 不參諧振，那么電路的諧振頻rf ；當(dāng)mL 參與諧振過(guò)程時(shí)，電路的諧振頻率可以定12rr rfπL C= 12 ( )mr m rfπL L C=+作頻率s mf < f時(shí)，LLC 半橋諧振電路的初級(jí)電路中通，它的次級(jí)電路也無(wú)法通過(guò)整流二極管完成零電禁止該電路的工作頻率低于mf ；當(dāng)電路的工作頻率初級(jí)電路的 MOSFET 能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓開(kāi)通，只是作在電流連續(xù)狀態(tài)，無(wú)法做到零電流關(guān)斷；當(dāng)電路，LLC 諧振半橋變換器初級(jí)諧振電路的 MOSFET

特性分析電池 SOC 的準(zhǔn)確估算，必須要壓、內(nèi)阻等特性[32]。且對(duì)于電電電流、循環(huán)次數(shù)等情況下，池的等效電路模型之前，有必的充放電特性見(jiàn)的充電方法是先恒流充電后電壓電流變化曲線。在充電初漸增大，當(dāng)鋰離子電池的端電時(shí)電池的充電電流會(huì)逐漸變小如只使用恒流充電，那么電池致鋰離子電池燃燒甚至爆炸。

放電過(guò)程中的 OCV。鋰離子電池在充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)臨界電壓，充電壓記為充電截止電壓，放電下限電壓記為放電截止電壓。如果充電過(guò)程離子電池的充電電壓高于電池的充電截止電壓則稱為過(guò)充；放電過(guò)程中，離子電池的端電壓低于設(shè)定的放電截止電壓則稱為過(guò)放。過(guò)充和過(guò)放都會(huì)鋰離子電池的安全使用。（3）鋰離子電池的內(nèi)阻特性鋰離子電池的內(nèi)阻是指在充放電過(guò)程中，其內(nèi)部存在的阻礙電流流過(guò)的作阻的大小決定了鋰離子電池在大電流輸出時(shí)引起電壓壓降大小，在電動(dòng)汽動(dòng)過(guò)程中有著決定性影響。額定容量、SOC、充放電循環(huán)次數(shù)以及溫度等響到鋰離子電池的內(nèi)阻，圖 3.4 的（a）（b）（c）反映了該關(guān)系。

【參考文獻(xiàn)】

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1 吳繼貴;葉阿忠;;中國(guó)化石能源消費(fèi)碳排放環(huán)境影響的空間溢出效應(yīng)[J];技術(shù)經(jīng)濟(jì);2015年12期

2 王云亮;陳廣朋;;基于模糊控制的電動(dòng)汽車混合儲(chǔ)能系統(tǒng)[J];電源技術(shù);2015年11期

3 楊培剛;周育才;劉志強(qiáng);賈光瑞;熊少華;;基于ADVISOR的純電動(dòng)汽車復(fù)合電源建模與仿真[J];電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào);2015年03期

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本文編號(hào)：2750951