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复合电源电动汽车能量分配优化控制策略研究
| 论文题名： | 复合电源电动汽车能量分配优化控制策略研究 |
| 关键词： | 电动汽车;复合电源;能量分配;优化控制;荷电状态 |
| 摘要： | 随着汽车保有量的持续增长，能源危机、环境污染等许多问题越来越严重。由于纯电动汽车具备能量转换效率高并且洁净无污染等优点，所以纯电动汽车是实现汽车产业可持续发展的重要途径。但是，电动汽车的配套充电设施难以普及，动力电池技术的发展也遭遇了瓶颈，这些因素都阻碍了其发展进程。如果纯电动汽车的电源系统采用动力电池作为唯一的能量来源，那么由于动力电池寿命短、功率密度低的缺点，车辆的动力性和经济性将受到非常大的限制。引入高功率密度的超级电容至电动汽车电源系统中，建立动力电池—超级电容的复合电源系统，可以实现优势互补从而弥补动力电池的不足。另外，复合电源系统能量分配策略的合理与否也是影响其性能的重要因素。 本文以配有动力电池—超级电容的复合电源系统的某微型纯电动汽车为研究对象，提出了一种基于随机动态规划的超级电容和动力电池能量分配的优化控制策略。该策略以复合电源系统的能耗最少为优化目标，根据每一个时刻的动力电池和超级电容的荷电状态SOC(State of Charge)以及驾驶员需求功率，通过控制超级电容的功率输出以实现整个复合电源系统的效率最优。 本文的主要研究工作如下： 首先，针对原型车单一动力电池的电源系统进行改造匹配，分析了典型循环工况下车辆的功率需求，再结合整车布置空间和成本等因素将适量的超级电容匹配至电源系统中。然后，根据动力电池和设计选择的超级电容组的参数对双向DC/DC变换器进行选型。 然后，采用理论建模与实验研究相结合的方法，分别对复合电源系统中的动力电池、超级电容、双向DC-DC变换器和电机等元件的效率特性进行了分析，根据实验数据建立了各部件的仿真模型，并在此基础上建立了复合电源系统的效率计算模型，最后总结得出了基于效率优化的能量分配优化控制策略。又提出了基于动态规划和随机动态规划的能量分配策略。 最后，根据搭建的仿真模型和编写的仿真程序，分别在NEDC循环工况和实车采集的实际行驶工况下对比分析了本文提出的三种控制策略，结果表明，本文所提出的基于随机动态规划的能量分配优化控制策略切实可行，有效地降低了动力电池的输出功率，在保证动力性的前提下提高了整车的经济性，降低了整车的能耗水平，从而延长了车辆的续驶里程。 |
| 作者： | 张瑞 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 盘朝奉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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