發(fā)布時間：2017-09-14 15:03

  本文關(guān)鍵詞：基于粒子群算法的電動汽車混合儲能系統(tǒng)能量管理策略研究

  更多相關(guān)文章： 混合儲能系統(tǒng) 粒子群算法 能量分層管理策略 SOC估算

【摘要】：電動汽車因其節(jié)能環(huán)保越來越受到人們的青睞。傳統(tǒng)的電動汽車以單一的蓄電池或超級電容器作為儲能器件,很難同時滿足電動汽車不同工況下的能量和功率需求。本文設(shè)計了一種由鋰離子電池和超級電容器組成的混合儲能系統(tǒng),提出一種能量分層管理策略,使汽車行駛所需求的功率在各儲能單元之間協(xié)調(diào)分配,提高了電動汽車儲能的整體性能。主要做了以下幾個方面的工作:第一,概述了本文的研究背景,分析目前國內(nèi)外研究電動汽車混合儲能系統(tǒng)能量管理的現(xiàn)狀和電動汽車能量管理中存在的難點問題,提出本文要解決的問題。第二,比較了幾種常見的儲能系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu),通過對比分析,選擇了“鋰離子電池通過雙向DC/DC變換器與超級電容器并聯(lián)”的結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可以充分發(fā)揮超級電容器的性能優(yōu)勢,還分析了雙向DC/DC變換器的工作原理和在混合儲能系統(tǒng)中的作用,并研究了降低雙向DC/DC變換器能量傳遞損耗的措施。第三,準確估算各儲能系統(tǒng)荷電狀態(tài)(State of Charge,SOC)是進行能量分層管理的前提。首先分別分析了鋰離子電池和超級電容器的工作原理、充放電特性以及內(nèi)阻特性,并根據(jù)鋰離子電池和超級電容器的特性建立了合適的等效模型,在此基礎(chǔ)上分別用無跡卡爾曼濾波法估算鋰離子電池SOC和用開路電壓法估算超級電容器的SOC。最后還研究了一種計算混合儲能系統(tǒng)總體SOC的方法。第四,首先概述了儲能系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)、各儲能單元SOC與能量分層管理之間得關(guān)系,建立了汽車的行駛速度和功率需求的曲線方程,在準確估算各儲能單元的SOC基礎(chǔ)上,構(gòu)建汽車功率需求與儲能系統(tǒng)SOC之間的目標函數(shù),并用粒子群算法求解這一目標函數(shù),獲取各儲能單元的出力系數(shù),進而提出一種分層管理策略,即能量管理層和功率管理層,在滿足汽車功率需求的前提下實現(xiàn)需求功率在鋰離子電池和超級電容器之間協(xié)調(diào)分配。最后在Matlab的ADVISOR仿真平臺上分別選取美國城市道路循環(huán)工況(Urban Dynamometer Driving Schedule,UDDS)和歐洲城市行駛循環(huán)工況(European Urban Driving Schedule,EUDS)對電動汽車進行模擬仿真。通過比較分析混合儲能系統(tǒng)中的鋰離子電池和單一鋰離子電池的電流,間接反映出功率分配情況。結(jié)果表明本文提出的能量分層管理管理策略可以對混合儲能系統(tǒng)的功率進行協(xié)調(diào)分配,具有一定的理論意義和實際應(yīng)用價值。
【關(guān)鍵詞】：混合儲能系統(tǒng) 粒子群算法 能量分層管理策略 SOC估算
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 引言8-15
• 1.1 研究的背景及意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外在電動汽車能量管理上的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 國外的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 電動汽車儲能系統(tǒng)能量管理研究中的難點問題13-14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容14-15
• 第2章 電動汽車混合儲能系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)15-22
• 2.1 幾種常用的混合儲能系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)15-17
• 2.2 雙向DC/DC變換器原理17-18
• 2.3 降低雙向DC/DC變換器能量傳遞損耗措施18-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 第3章 混合儲能系統(tǒng)各儲能單元SOC估算22-38
• 3.1 鋰離子電池的SOC估算22-31
• 3.1.1 鋰離子電池特性分析22-25
• 3.1.2 建立鋰離子電池模型25-27
• 3.1.3 模型參數(shù)辨識27-28
• 3.1.4 利用無跡卡爾曼算法估算鋰離子電池SOC28-31
• 3.2 超級電容器的SOC估算31-36
• 3.2.1 超級電容器特性分析31-34
• 3.2.2 超級電容器模型的建立34-35
• 3.2.3 建立開路電壓與超級電容器SOC的函數(shù)關(guān)系35-36
• 3.3 混合儲能系統(tǒng)總體SOC估算36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 混合儲能系統(tǒng)能量分層管理策略38-52
• 4.1 拓撲結(jié)構(gòu)、SOC與分層管理策略之間的關(guān)系38
• 4.2 建立汽車行駛速度與功率需求的曲線方程38-39
• 4.3 構(gòu)建滿足能量和功率需求的目標函數(shù)39-40
• 4.4 用粒子群算法求解目標函數(shù)40-46
• 4.4.1 粒子群算法簡介41-42
• 4.4.2 粒子群算法參數(shù)42-43
• 4.4.3 目標函數(shù)的求解43-46
• 4.5 能量分層管理策略46-50
• 4.5.1 能量層管理策略48
• 4.5.2 功率層管理策略48-50
• 4.6 本章小結(jié)50-52
• 第5章 仿真實驗及結(jié)果分析52-57
• 5.1 參數(shù)設(shè)定52-53
• 5.2 仿真結(jié)果及分析53-56
• 5.2.1 在UDDS循環(huán)工況周期下仿真結(jié)果53-54
• 5.2.2 在EUDS循環(huán)工況周期下仿真結(jié)果54-56
• 5.3 本章小結(jié)56-57
• 第6章 全文總結(jié)與工作展望57-59
• 6.1 全文總結(jié)57-58
• 6.2 工作展望58-59
• 參考文獻59-62
• 致謝62-63
• 附錄63

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