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电动汽车复合储能系统能量管理策略研究
| 论文题名： | 电动汽车复合储能系统能量管理策略研究 |
| 关键词： | 纯电动汽车;超级电容;复合储能系统;能量管理;再生制动 |
| 摘要： | 环境的恶化与石油资源的短缺给汽车行业带来了严峻的挑战，世界各国加速了由传统能源汽车向新能源汽车的转化。电动汽车为目前新能源汽车发展的主要方向，然而由于电动汽车采用“三电”代替传统汽车的发动机及油箱等装置，大大增加了功率器件，热损耗也随之显著提高。通过提高整车系统电压可以在同功率下减小系统电流，以减少功率器件工作热损耗。但提高整车系统电压会大大提高器件成本，且超高压充电技术目前并不成熟，因此800V以上的电压平台目前仅在少数高端汽车上有所采用。将高比能量电池和高比功率超级电容器组合成复合储能系统是电动汽车储能系统发展的一个重要方向。本文从当前电动汽车系统热损耗较大的背景出发，研究如何在满足车辆的功率需求和能量需求的前提下降低系统热损耗，以提高整车能量利用率。 主要内容和创新点包括： （1）将整车系统电压分成400V（动力电池端）和800V（超级电容端）两个电压平台，800V电压平台与动力电机系统直接连接，以减少系统中的线路热损耗和器件损耗。为满足超高电压平台布置，提出一种新型复合储能系统拓扑结构，此结构相比现有复合储能系统构型，使用单向降压DC/DC变换器加控制开关替换常用的双向Boost-BuckDC/DC变换器。该储能系统结合电动汽车的制动能量回收技术，充分发挥超级电容器的特性优势，提高了系统电压，减少系统功率器件热损耗的同时，缩减了器件成本，为后续的研究工作建立拓扑基础。 （2）首先基于动力电池与超级电容器充放电试验，对动力电池、超级电容器、DC/DC变换器及动力电机进行特性分析，构建新型储能系统参数匹配的理论基础。为了更好地发挥新型复合储能系统的优势，基于整车续驶里程设计要求和UDDS和NEDC循环工况的性能需求，对动力电池、超级电容器和动力电机进行关键参数匹配，为下一步整车模型搭建提供数据支撑。 （3）基于Simulink搭建动力电池、超级电容器及DC/DC变换器数学模型，根据四种工作模式和新型拓扑结构提出相适应的逻辑门限值控制策略。对ADVISOR进行二次开发，搭建含有整车仿真模型，并在UDDS和NEDC循环工况下进行模拟仿真。研究结果表明：新型复合储能系统中超级电容端电压的提升，显著提高了整车负载端平台电压，减小了功率器件的流经电流，有效降低了相关功率器件和汽车线束的热损耗，提升了纯电动汽车的动力性能和续航能力。车辆在UDDS工况下的百公里电耗减少了11.6%，在NEDC工况下减少了10.1%。 |
| 作者： | 刘孝飞 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 田丽媛;赵沛时 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 长春工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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