【摘要】：四輪獨立驅(qū)動電動車因傳動路徑少、機動靈活性好等優(yōu)點而逐漸受到人們的關(guān)注,但目前由于動力電池技術(shù)的局限,四輪獨立驅(qū)動電動車同樣存在續(xù)航里程短、蓄電池使用壽命短等問題而不能得到廣泛使用。復(fù)合電源由蓄電池與超級電容組成,作為電動車的動力源,不僅能夠滿足電動車瞬時大功率的需求,提高電動車的動力性能,還能減小蓄電池的充放電電流從而改善蓄電池的使用特性,并且能量的合理分配及制動能量回收還能增加電動車的續(xù)駛里程。本文針對四輪獨立驅(qū)動電動車的特征對其復(fù)合電源系統(tǒng)(由鋰電池、超級電容和DC/DC變換器組成)及能量分配控制策略進行研究,主要研究內(nèi)容包括:(1)復(fù)合電源系統(tǒng)部件特性分析及建模。對復(fù)合電源系統(tǒng)中的鋰電池與超級電容進行充放電試驗并其分析工作特性;理論分析DC/DC變換器工作特點和永磁無刷直流電機的工作特性。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)復(fù)合電源系統(tǒng)各部件的工作特性,推導(dǎo)基本工作特性方程,建立復(fù)合電源系統(tǒng)各部件的仿真模型,為系統(tǒng)整體控制仿真奠定基礎(chǔ)。(2)復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計。在綜合分析現(xiàn)有復(fù)合電源系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、四輪獨立驅(qū)動電動車的工作特點以及復(fù)合電源系統(tǒng)能量利用效率的基礎(chǔ)上,設(shè)計具有驅(qū)動和制動兩種工作模式的四輪獨立驅(qū)動電動車復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu);以整車的動力性、經(jīng)濟性為目標(biāo),以超級電容和蓄電池充放電限制條件為約束,對復(fù)合電源系統(tǒng)各部件的參數(shù)進行計算、匹配和選型。針對四輪獨立驅(qū)動電動車復(fù)合電源系統(tǒng)中超級電容組間電壓不均衡情況,對超級電容的均壓方法進行分析,采用單飛渡電容均壓的方法對其進行均壓控制。(3)復(fù)合電源系統(tǒng)功率分配控制策略。分析現(xiàn)有的能量分配模糊控制策略和基于車速的能量分配策略,根據(jù)城市工況中車輛的行駛特點,設(shè)計一種改進的基于車速的復(fù)合電源系統(tǒng)能量分配策略。該策略以車輛當(dāng)前車速確定超級電容SOC的上、下限值,并根據(jù)超級電容實際SOC值與其限值之間的關(guān)系,以及車輛的行駛需求功率,對蓄電池和超級電容的輸入、輸出能量進行合理分配,以更好的發(fā)揮超級電容的削峰填谷作用,并保護蓄電池免受大電流的沖擊,同時提高復(fù)合電源系統(tǒng)的能量利用率,使超級電容能更加持續(xù)地為車輛提供需求的峰值功率,保證車輛的動力性能。(4)系統(tǒng)仿真分析及實車試驗。在SIMULINK中建立復(fù)合電源系統(tǒng)及其能量分配策略的仿真模型,對不同能量分配控制策略、不同復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下的四輪獨立驅(qū)動電動車復(fù)合電源系統(tǒng)的工作過程進行仿真分析;對復(fù)合電源系統(tǒng)與單一電源系統(tǒng)工作性能進行對比;并對本文設(shè)計的雙模式四輪獨立驅(qū)動電動車復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及能量分配策略的性能進行驗證。最后,在實驗室現(xiàn)有的四輪獨立驅(qū)動電動車試驗平臺搭建復(fù)合電源系統(tǒng),利用NI數(shù)據(jù)采集卡對其進行硬件在環(huán)試驗,試驗內(nèi)容包括四輪獨立驅(qū)動電動車單一工況和城市循環(huán)工況試驗,從而測試整車及復(fù)合電源系統(tǒng)動力性、經(jīng)濟性及制動能量回收性能。仿真和試驗結(jié)果表明:在保證車輛動力性的條件下,復(fù)合電源系統(tǒng)相比于單一電源系統(tǒng)能夠更好地發(fā)揮超級電容削峰填谷作用,并改善保護蓄電池免受大電流沖擊,從而改善其使用特性。與現(xiàn)有的模糊控制策略和基于車速的能量分配策略相比,設(shè)計的針對四輪獨立驅(qū)動電動車的改進型基于車速的能量分配策略,能使復(fù)合電源系統(tǒng)更好且更穩(wěn)定地協(xié)調(diào)蓄電池與超級電容之間的能量分配問題,從而穩(wěn)定蓄電池輸入、輸出電流,充分發(fā)揮超級電容的削峰填谷作用。通過改進的雙模式復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與單一工作模式的復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真對比,改進的雙模式復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下的四輪獨立驅(qū)動電動車的能量回收效率提高了13.53%;通過試驗結(jié)果可知,改進的雙模式復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與單一工作模式的復(fù)合電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比,能量回收效率提高了10.26%,有效地延長了車輛的續(xù)航里程。
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.72
【圖文】：

圖 3-11 蓄電池模型Fig.3-11 Battery simulation model圖3-11中的功率限制Powerlimit模塊主要是綜合考慮前文所測試得到的蓄電池 SOC 工作范圍,并根據(jù)式（3-13）~式（3-16）進行建模得到，其仿真模型如圖3-12 所示。圖 3-12 功率限制模型Fig.3-12 Power limit model蓄電池工作電壓、電流計算模塊如圖 3-13 所示。

其仿真模型如圖3-12 所示。圖 3-12 功率限制模型Fig.3-12 Power limit model蓄電池工作電壓、電流計算模塊如圖 3-13 所示。

圖 3-13 電壓電流模型Fig.3-13 Calculation model of voltage and current電池 SOC 計算模塊如圖 3-14 所示。圖 3-14 蓄電池 SOC 模型Fig.3-14 SOC calculation model of battery定功率及變功率的方法對所建立的蓄電池模型進行仿真，并與前文測試對比，驗證蓄電池模型的可行性，對比結(jié)果如圖 3-15 所示。仿真結(jié)果實驗結(jié)果53.053.554.0

【參考文獻】

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1 楊文昊;;中國電動汽車行業(yè)的技術(shù)瓶頸及發(fā)展趨勢[J];東方企業(yè)文化;2015年04期

2 廖川平;;超級電容電池[J];化學(xué)通報;2014年09期

3 武偉;謝少軍;張f

本文編號：2791703