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原文传递新能源汽车功率型辅助储能装置对整车经济性影响分析

论文题名：	新能源汽车功率型辅助储能装置对整车经济性影响分析
关键词：	电动汽车;辅助储能装置;整车经济性;复合储能
摘要：	为了应对环境污染和能源短缺等问题，世界各国均开始大力发展以锂电池为能量源的纯电动汽车。但是锂电池的功率密度较低、循环寿命较短，在大功率充放电状态下还容易出现容量衰减速度加快和充放电效率降低的问题，严重制约了纯电动汽车的发展。而超级电容、储能式飞轮和机电式飞轮等功率型辅助储能装置普遍具有功率密度大、循环寿命长的优点，理论上可以有效弥补锂电池的不足。因此，本文以锂电池/超级电容、锂电池/储能式飞轮和锂电池/机电式飞轮三种复合储能系统为研究对象，通过仿真分析的方式研究了三种功率型辅助储能装置对电动汽车整车经济性的影响，并对三种不同的复合储能电动汽车进行了分析和比较。　　首先，根据锂电池/超级电容、锂电池/储能式飞轮和锂电池/机电式飞轮复合储能系统的工作特点，分别确定了三种复合储能系统的拓扑结构和工作模式，并基于某款单能源纯电动汽车的整车参数和性能指标分别对三种复合储能电动汽车进行了参数设计与匹配。　　其次，基于MATLAB/Simulink软件分别搭建了单能源纯电动汽车和三种复合储能电动汽车的前向仿真模型，主要包括驾驶员、控制系统、锂电池、功率型辅助储能装置、电机、主减速器、车轮和车辆动力学等子模块，并详细介绍了各个子模块的功能和建模原理。　　然后，在避免后轮先抱死以及尽可能回收更多制动能量的前提下，制定了一种基于变比例阀的并联式前后轮制动力分配策略，并在此基础上分别为后轮驱动式电动汽车和锂电池/机电式飞轮复合储能电动汽车制定了相应的制动转矩分配控制策略。为了解决双电机在驱动时的转矩分配问题，本文为锂电池/机电式飞轮复合储能电动汽车设计了一种基于逻辑门限控制的驱动转矩分配控制策略。为了解决双能量源的功率分配问题，本文分别为锂电池/超级电容和锂电池/储能式飞轮复合储能系统设计了一种基于逻辑门限-小波变换的二级功率分流能量管理策略，并将其与传统逻辑门限控制和模糊控制进行了比较，结果显示本文提出的二级功率分流能量管理策略具有更好的控制效果。　　最后，基于本文提出的能量管理策略，对单能源纯电动汽车和三种复合储能电动汽车在CLTC-P、UDDS和HWFET三种工况下进行了仿真分析和比较，结果显示：从降低单能源方案的锂电池充放电电流、延长锂电池使用寿命、提高锂电池充放电效率的角度来说，锂电池/超级电容方案的效果最好，锂电池/储能式飞轮方案的效果次之，但是与锂电池/超级电容方案相差不大，而功率分配最为复杂的锂电池/机电式飞轮方案的效果最差，其锂电池充电电流甚至高于单能源方案中的锂电池充电电流；从提高单能源方案制动能量回收利用率和电机整体效率的角度来说，锂电池/机电式飞轮方案的效果最好，其它两种方案则与单能源方案相差不大；从降低单能源方案整车能耗的角度来说，锂电池/超级电容方案在CLTC-P和UDDS工况下的表现最好，相比单能源方案分别可减少12.06%、4.75%的整车能耗，锂电池/机电式飞轮方案在HWFET工况下的表现最好，相比单能源方案可减少0.65%的整车能耗，而锂电池/储能式飞轮方案在三种工况下的表现均最差，其整车能耗甚至高于单能源方案的整车能耗。
作者：	胡自豪
专业：	车辆工程
导师：	孙宾宾;谭草
授予学位：	硕士
授予学位单位：	山东理工大学
学位年度：	2022