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原文传递考虑电池衰退特性的复合电源电动汽车能量管理策略研究

论文题名：	考虑电池衰退特性的复合电源电动汽车能量管理策略研究
关键词：	电动汽车;复合电源系统;能量管理策略;电池容量衰退;庞特里亚金最小值原理;硬件在环
摘要：	纯电动汽车经过多年发展，技术水平和车辆性能大幅提高，实现了产业化和智能化。但是动力电池仍存在技术瓶颈，制约了纯电动汽车的大规模推广应用。一方面，纯电动汽车仅以动力电池作为唯一动力源，其续驶里程有限，同时动力电池的性能衰退使续驶里程进一步受限；另一方面，动力电池还存在功率密度低、循环寿命有限、使用成本高等难以弥补的缺陷。而功率密度大和使用寿命长的超级电容具备了动力电池所缺少的特性，因此为了改善纯电动汽车性能，在纯电动汽车储能装置中加入超级电容所构成复合电源系统便应运而生。目前考虑动力电池衰退特性的能量管理策略多应用于混合动力汽车，有关考虑电池衰退特性的复合电源电动汽车能量管理策略的研究和应用鲜有文献公开。本文以复合电源电动汽车为研究对象，在考虑动力电池性能衰退的基础上制定复合电源系统的能量管理策略。所开展的研究工作包括以下几个方面：　　（1）锂离子动力电池衰退因素研究及模型构建。结合锂离子电池工作原理和容量衰退机理，分析了影响锂离子电池老化/容量衰退的因素，重点针对电池放电倍率(DischargeRate,DR)和电荷状态(StateofCharge,SOC)进行研究，进行了不同电池SOC和放电倍率下的动力电池循环实验，掌握了电池在不同SOC和放电倍率下的老化特性，并完成电池容量衰退模型搭建。　　（2）复合电源电动汽车整车模型构建和能量管理策略设计。搭建的整车模型包括：驾驶员模型、复合电源模型、整车控制系统模型、纵向动力学模型以及电机模型。其中根据纯电动汽车整车结构参数和性能要求完成复合电源系统的结构和参数设计，在此基础上搭建复合电源模型；依据台架实验数据建立电机数学模型；整车控制系统模型由能量管理策略和整车能耗计算模型组成。在整车仿真模型的基础上，本研究基于电池放电倍率和荷电状态等工作状态对电池容量衰退的影响，将控制策略和复合电源系统工作特性相结合，引入模糊逻辑控制原理和庞特里亚金最小值原理(PontryaginMinimumPrinciple,PMP)进行考虑电池衰退特性的能量管理策略的优化设计。　　（3）考虑电池衰退特性的复合电源电动汽车能量管理策略测试验证。在软件仿真环境下，完成单一电源模糊控制策略、复合电源模糊控制策略和复合电源PMP能量优化管理策略仿真测试。通过比较同一策略下单一电源和复合电源的测试结果，得出本研究搭建的复合电源系统能良好的进行动力分配。通过对比复合电源电动汽车不同能量管理策略下的仿真结果，验证了PMP能量优化管理策略能更有效地减缓电池容量衰退，提高能量利用率。在硬件在环平台上完成考虑电池衰退特性的PMP能量优化管理策略的试验，从而验证了本研究所提出的PMP能量优化管理策略在实时环境下的有效性。
作者：	陶袁雪
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：	2021