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纯电动汽车复合储能系统及其能量控制策略的研究
| 论文题名： | 纯电动汽车复合储能系统及其能量控制策略的研究 |
| 关键词： | 电动汽车;复合储能系统;能量控制;逻辑门限;模糊控制;粒子群算法 |
| 摘要： | 在经济高速发展的今天，汽车已经成为人们出行的主要交通工具，传统汽车能源主要依靠石油资源，经过长时间的消耗造成能源日益枯竭，汽车使用量的增加同时也加大了尾气排放量，造成了大量空气污染。因此，以电动汽车为核心的新能源汽车的开发被提上了日程。电动汽车主要依靠动力电池作为驱动能源，而目前电池发展的局限性造成了电动汽车始终无法大量普及。以单一的动力电池作为电动汽车的驱动能源，当爬坡或加速时，长期瞬时大电流的冲击会造成蓄电池寿命的减短。超级电容是一种具有高功率密度的新型储能元件，可以大功率充放电，弥补蓄电池的不足，将超级电容与蓄电池一同构成复合储能系统，对于推动电动汽车行业的发展具有重要的意义。 本文对纯电动汽车复合储能系统的国内外研究现状进行了研究，选择锂电池和超级电容以及双向DC/DC变换器共同组成复合储能系统。分析了电池的种类，进行了温度特性实验和放电特性实验;介绍了超级电容的特性，进行了充放电实验和自放电实验;对双向DC/DC变换器的结构进行选型，最终确立双向半桥DC/DC变换结构，并分析其工作原理。最终确立了复合储能系统的结构，充分利用蓄电池高能量密度和超级电容高功率密度的特点，满足电动汽车在行驶中的需求。 根据复合储能系统的特点，设计了基于逻辑门限的能量控制策略以及基于模糊控制的能量控制，基于AVL CRUISE软件搭建整车模型，给出了CRUISE与MATLAB联合仿真的方法，并在NEDC道路工况下进行联合仿真，仿真证明制定的控制策略能够有效的对超级电容和蓄电池的功率进行分配，减少大电流对蓄电池的冲击，提高续航里程。 由于模糊控制策略的制定带有一定的主观性，采用粒子群算法对模糊控制的控制规则进行优化，以制动能量回收率和能量消耗率作为优化目标，在MATLAB中编写算法，重新搭建Simulink模型，进行优化计算。优化结果表明，优化后的模糊控制器可以提高能量的回收率，减少能量的消耗，提高经济性能。 进行复合储能系统的软硬件设计。硬件部分包括:电流采样设计，电压采样设计，CAN通信电路设计，辅助电源电路设计等，主控制芯片采用采用TI公司的DSP TMS320F2812;软件部分包括主程序设计，AD采集子程序，能量管理子程序，CAN通信子程序等。 搭建复合储能系统实验平台，对制定的复合储能系统能量控制策略进行实验验证，实验结果与仿真趋势相同，实验证明控制策略的合理性和有效性。 |
| 作者： | 赵靖纹 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 周美兰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨理工大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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