本文關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車用復(fù)合電源匹配與控制理論研究

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【摘要】：環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排是當(dāng)前社會(huì)面臨的兩大嚴(yán)峻考驗(yàn)。傳統(tǒng)汽車消耗大量化石燃料并排出尾氣是造成當(dāng)前霧霾的重要原因之一。在交通領(lǐng)域推行新能源汽車,將有助于降低污染和能耗問題。電動(dòng)汽車可以有效降低車輛行駛過程中的排放,尤其對于城市的未來健康發(fā)展,具有重要的積極作用。電動(dòng)汽車的核心是車載電源,如何盡可能延長目前成本較高的電池的車載使用壽命,是電動(dòng)汽車車載電源的研究熱點(diǎn)。其中,車載復(fù)合電源是純電動(dòng)汽車車載電源發(fā)展的一個(gè)重要方向。從純電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)角度,本文針對純電動(dòng)汽車實(shí)際運(yùn)行需要和電源系統(tǒng)在使用過程中存在的問題,引入復(fù)合電源系統(tǒng)并對其進(jìn)行深入研究。本文重點(diǎn)針對純電動(dòng)汽車車載復(fù)合電源匹配理論和控制技術(shù)開展研究工作,在對復(fù)合電源的功能及其特點(diǎn)進(jìn)行分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上,率先開展了復(fù)合電源系統(tǒng)參數(shù)匹配與優(yōu)化算法設(shè)計(jì),提出了基于車輛標(biāo)準(zhǔn)行駛工況和單一運(yùn)行狀態(tài)的CPE函數(shù),其中,采用的標(biāo)準(zhǔn)行駛工況為城市工況(UDDS)和高速工況(HWFET),這兩種工況可以代表絕大部分用戶的日常行車特點(diǎn);而單一運(yùn)行狀態(tài)是車輛的起步和加速過程,這兩種運(yùn)行狀態(tài)是車輛運(yùn)行時(shí)最常見的需要大功率驅(qū)動(dòng)的行駛狀態(tài)。通過數(shù)學(xué)計(jì)算,配置合適的功率容量和能量容量,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對超級(jí)電容容量的配置。充分發(fā)揮復(fù)合電源中超級(jí)電容帶電量少、帶電功率大的優(yōu)勢,在高功率需求工況下通過讓超級(jí)電容輔助放電來實(shí)現(xiàn)對電池壽命的保護(hù)。在復(fù)合電源的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上,通過增加可控開關(guān)把復(fù)合電源分成七種工作模式,在僅使用單向DC/DC轉(zhuǎn)換器的情況下實(shí)現(xiàn)了與采用雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的控制結(jié)構(gòu)的相同功能。當(dāng)車輛行駛在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下時(shí),復(fù)合電源有四種工作模式:超級(jí)電容單獨(dú)驅(qū)動(dòng)電機(jī),電池和超級(jí)電容共同驅(qū)動(dòng)電機(jī),電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)電機(jī),電池同時(shí)給驅(qū)動(dòng)電機(jī)和超級(jí)電容供電。制動(dòng)時(shí),復(fù)合電源有三種工作模式:超級(jí)電容單獨(dú)進(jìn)行制動(dòng)能量回收,電池單獨(dú)進(jìn)行制動(dòng)能量回收,超級(jí)電容進(jìn)行制動(dòng)能量回收同時(shí)也接收電池的補(bǔ)電。本文的研究目標(biāo)是讓復(fù)合電源系統(tǒng)中的電池壽命盡可能延長,分析了電池在充放電過程中兩個(gè)極板之間的電荷轉(zhuǎn)移,闡述了電池的容量衰退原理,建立了電池容量衰退的數(shù)學(xué)模型,并歸納了影響電池壽命的因素,以經(jīng)驗(yàn)公式為基準(zhǔn),總結(jié)了不同因素與電池容量衰退速率之間的關(guān)系。在完成了復(fù)合電源拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)匹配后,依據(jù)車輛在不同行駛工況下的放電特點(diǎn),本文采用不同的控制優(yōu)化理論對復(fù)合電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化求解,包括:1)使用fmincon非線性求解器計(jì)算給定工況下的電池與超級(jí)電容之間功率分配的最優(yōu)結(jié)果;2)使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論求解車輛需求功率在電源部件之間的最佳分配,并將該結(jié)果與fmincon進(jìn)行對比。使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃原理進(jìn)行功率分配優(yōu)化,雖然無法在實(shí)時(shí)運(yùn)行中使用,但是可以作為最優(yōu)結(jié)果衡量不同控制方法下的實(shí)現(xiàn)效果;3)結(jié)合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)匹配結(jié)果,以邏輯門限值控制方法為基礎(chǔ),使用自動(dòng)尋優(yōu)的方法,搜索在特定工況下的復(fù)合電源控制算法中的最優(yōu)邏輯門限值,確定最優(yōu)控制參數(shù);通過對超級(jí)電容的實(shí)時(shí)SOC和電池放電功率閾值的預(yù)判,確定車輛在行駛時(shí)需求功率在超級(jí)電容與鋰電池之間的分配策略。既要讓超級(jí)電容在車輛需求功率較大時(shí)能夠協(xié)助電池進(jìn)行大倍率放電,又要確保超級(jí)電容在車輛需求功率較小時(shí)候能夠快速恢復(fù)電量。4)把該方法擴(kuò)展到不同的標(biāo)準(zhǔn)工況下。針對車輛在不同工況下運(yùn)行時(shí)所對應(yīng)的最優(yōu)控制各有差異,本文針對三種典型的標(biāo)準(zhǔn)行駛工況進(jìn)行參數(shù)標(biāo)定,確定各個(gè)工況下的最優(yōu)參數(shù)值組合。引入工況辨識(shí)算法,通過對車輛的實(shí)時(shí)行駛狀態(tài)進(jìn)行分析,采用單位距離內(nèi)的車輛起停次數(shù)、平均速度和速度方差三個(gè)參數(shù)劃分所屬的行駛工況,并依此調(diào)用該工況下的功率分配控制參數(shù)。結(jié)果顯示,引入基于工況辨識(shí)的自適應(yīng)控制算法,復(fù)合電源在進(jìn)行功率分配時(shí),極大地減小了電池的容量衰退�；阡囯姵貑误w、超級(jí)電容單體的物理特性,建立各個(gè)部件的數(shù)學(xué)模型。測試了電池單體、超級(jí)電容單體的充放電特性,并將結(jié)果應(yīng)用在各電組件的建模之中。搭建聯(lián)合仿真測試平臺(tái),通過仿真試驗(yàn)對復(fù)合電源系統(tǒng)的效果進(jìn)行了驗(yàn)證。測試在一個(gè)隨機(jī)工況下車輛運(yùn)行時(shí)的工況辨識(shí)結(jié)果,并且以單一電池、超級(jí)電容無限大的理想情況下的電池容量衰退為基準(zhǔn),對比了采用多種不同控制策略的純電動(dòng)汽車整車控制優(yōu)化結(jié)果,驗(yàn)證了自適應(yīng)控制算法的有效性。本文研究內(nèi)容為純電動(dòng)乘用車車載復(fù)合電源的匹配和控制提供了理論支持,有助于復(fù)合電源在純電動(dòng)汽車上的應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U469.72

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;我國純電動(dòng)汽車研究取得重大進(jìn)展[J];機(jī)械研究與應(yīng)用;2008年02期

2 王萬丁;;純電動(dòng)汽車發(fā)展猜想[J];上海汽車;2009年04期

3 常艷軍;;我國純電動(dòng)汽車發(fā)展迅速[J];經(jīng)濟(jì);2009年08期

4 ;純電動(dòng)汽車國標(biāo)有望年內(nèi)出臺(tái)[J];交通標(biāo)準(zhǔn)化;2010年08期

5 葉陽;;純電動(dòng)汽車的構(gòu)成與特點(diǎn)[J];現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備;2010年04期

6 白莉;;眾泰汽車 開啟純電動(dòng)汽車個(gè)人銷售先河[J];中國汽車界;2010年15期

7 孟欣;;純電動(dòng)汽車的應(yīng)用及發(fā)展概述[J];科技廣場;2010年07期

8 ;奇瑞欲推5萬元超低價(jià)純電動(dòng)汽車[J];青海石油;2010年03期

9 李建;梁剛;劉巍;;純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)原理與應(yīng)用探討[J];裝備制造技術(shù);2011年01期

10 董迪晶;;淺談中國發(fā)展純電動(dòng)汽車的現(xiàn)狀和面臨的問題[J];中小企業(yè)管理與科技(下旬刊);2011年05期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐占林;;細(xì)分市場純電動(dòng)汽車研發(fā)與推廣[A];第六屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

2 程勇;;淺談純電動(dòng)汽車技術(shù)[A];山東內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)第五次會(huì)員代表大會(huì)暨學(xué)術(shù)交流會(huì)議學(xué)術(shù)交流資料[C];2012年

3 李年根;;純電動(dòng)汽車研究與開發(fā)[A];第五屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2008年

4 劉保國;;純電動(dòng)汽車電氣性能測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[A];低碳陜西學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2010年

5 胡杰強(qiáng);王智晶;;純電動(dòng)汽車泊車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];第八屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集(下)[C];2011年

6 車勝新;;淄博市低速純電動(dòng)汽車發(fā)展的幾點(diǎn)思考[A];戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)與科技支撐——2012年山東省科協(xié)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2012年

7 馬洪濤;葉倩;;純電動(dòng)汽車的控制策略與實(shí)現(xiàn)[A];第九屆河南省汽車工程技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2012年

8 廖濤;;重慶公交發(fā)展純電動(dòng)汽車的一次嘗試[A];重慶汽車工程學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2008年

9 胡杰強(qiáng);王智晶;;純電動(dòng)汽車泊車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];經(jīng)濟(jì)策論（下）[C];2011年

10 陶銀鵬;余強(qiáng);朱德祥;;純電動(dòng)汽車電機(jī)控制器傳導(dǎo)性電磁干擾的抑制[A];第九屆河南省汽車工程技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2012年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 沙永康;純電動(dòng)汽車已具備局部商業(yè)化條件[N];中國汽車報(bào);2005年

2 本報(bào)記者 楊琳;純電動(dòng)汽車：目標(biāo)在特定市場[N];中國汽車報(bào);2005年

3 王海蘊(yùn);電驅(qū)動(dòng)加速 我國純電動(dòng)汽車攻克技術(shù)難關(guān)[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2007年

4 王海蘊(yùn);走出純電動(dòng)汽車的技術(shù)誤區(qū)[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2007年

5 于丹;小型化 純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化新途徑[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2008年

6 媒體評(píng)論員 陳健敏;應(yīng)著力發(fā)展純電動(dòng)汽車[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2008年

7 記者 張海燕;純電動(dòng)車國家標(biāo)準(zhǔn)年內(nèi)有望出臺(tái)[N];中國質(zhì)量報(bào);2010年

8 姜小莉;共建純電動(dòng)汽車示范基地及產(chǎn)業(yè)園[N];常州日報(bào);2010年

9 熊金超;武漢投資30億元建首個(gè)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)基地[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2010年

10 長沙市政協(xié)副主席 謝明德;加速長沙純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化[N];長沙晚報(bào);2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李占江;純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)沖擊抑制控制[D];吉林大學(xué);2016年

2 劉蕾;純電動(dòng)汽車水冷永磁同步電機(jī)多工況熱特性及冷卻系統(tǒng)研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

3 張聰;純電動(dòng)汽車用復(fù)合電源匹配與控制理論研究[D];吉林大學(xué);2017年

4 王佳;純電動(dòng)汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)及高壓安全策略研究[D];北京理工大學(xué);2014年

5 石慶升;純電動(dòng)汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)問題的研究[D];山東大學(xué);2009年

6 曾群;純電動(dòng)汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)理研究與設(shè)計(jì)[D];南昌大學(xué);2009年

7 董冰;基于鋰離子動(dòng)力電池的純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)控制策略與優(yōu)化[D];吉林大學(xué);2014年

8 杜爽;雙能量源純電動(dòng)汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];吉林大學(xué);2015年

9 李晶;純電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)穩(wěn)定性與諧波特性研究[D];北京交通大學(xué);2014年

10 顧強(qiáng);兩檔雙離合器自動(dòng)變速器的純電動(dòng)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究[D];吉林大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張明;我國純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展：前景展望及策略選擇[D];四川省社會(huì)科學(xué)院;2011年

2 葛鵬博;純電動(dòng)汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D];河北大學(xué);2015年

3 趙萬東;純電動(dòng)汽車車身減阻與電池散熱耦合優(yōu)化研究[D];湖南工業(yè)大學(xué);2015年

4 潘磊;純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)匹配及仿真優(yōu)化研究[D];長安大學(xué);2015年

5 林玉敏;雙能量源純電動(dòng)汽車能量管理的模糊控制研究[D];長安大學(xué);2015年

6 賈燕紅;基于ADVISOR的純電動(dòng)汽車動(dòng)力性匹配設(shè)計(jì)及仿真研究[D];長安大學(xué);2015年

7 李律鳴;純電動(dòng)汽車新型傳動(dòng)系統(tǒng)研究[D];大連交通大學(xué);2015年

8 徐東;基于蟻群算法的純電動(dòng)汽車動(dòng)力參數(shù)優(yōu)化研究[D];長安大學(xué);2015年

9 孫哲;純電動(dòng)汽車整車控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

10 牛明強(qiáng);電動(dòng)汽車動(dòng)力耦合系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制策略研究[D];安徽工程大學(xué);2015年

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