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车载混合储能系统能量管理方法研究
| 论文题名： | 车载混合储能系统能量管理方法研究 |
| 关键词： | 电动汽车;锂离子动力电池;储能装置;能量管理 |
| 摘要： | 消费者对续驶里程、充电时间及电池寿命的担忧仍是限制电动汽车发展的关键因素。以锂离子电池为代表的能量型储能装置能量密度高、自放电效应低，广泛应用于电动汽车储能系统。但单一储能装置并不能满足电动汽车高能量密度、高功率密度的需求，加入超级电容组成混合储能系统(HybridEnergyStorageSystem,HESS)，可以借助超级电容功率密度高、循环寿命高等特点实现优势互补。因此，在充分认识两种不同储能装置各自特性的基础上，针对混合储能系统整体经济成本、使用寿命等目标，开展混合储能系统拓扑结构、能量管理策略等方面的研究，对减轻恶劣工况对锂离子电池寿命的影响，提升其使用效能具有重要意义。本文的主要工作有： (1)针对电动汽车高频功率需求影响电池寿命等问题，在分析Haar小波变换基本原理的基础上，提出了闭环Haar小波变换能量管理策略，通过Haar小波变换将功率需求中的高频分量和低频分量分离，以减小高频功率需求对锂离子电池寿命的影响，并分别采用非线性比例算法和PI控制器两种闭环策略对锂离子电池输出电流进行动态调节以保持直流母线电压的稳定。最后在模拟中国乘用车工况(ChinaLight-dutyVehicleTestCycleforPassengerCar,CLTC-P)下进行了实验，实验结果表明所提出的两种闭环Haar小波变换能量管理方法分别能使直流母线电压最大偏差控制在2.75％和1.28%以内，可在维持母线电压稳定的同时，有效减小高频功率需求对锂离子电池寿命的影响，降低锂离子电池所承受的浪涌电流。 (2)为了减小系统损耗，降低半主动拓扑中直流母线电压随超级电容电压变化波动较大问题，首先建立了锂离子电池模型和DC/DC变换器效率模型，在此基础上，以减少储能系统功率损耗和稳定直流母线电压为目标，构建了多目标代价函数，通过差分进化算法(DifferentialEvolutionAlgorithm,DE)求取最优解，最后在模拟CLTC-P工况下进行了实验验证，实验结果表明，所提出的混合储能系统能量管理方法能将母线电压最大偏差控制在1.23%以内，系统效率达到85.27%。 (3)基于所构建的锂离子电池模型、DC/DC变换器效率模型和代价函数，提出了基于粒子群算法(ParticleSwarmOptimization,PSO)的混合储能系统能量管理方法，通过粒子群算法在解空间内寻取最优解，最后在模拟高速公路经济性测试工况(highwayfueleconomytest,HWFET)下进行了实验验证，实验结果表明，该策略下直流母线电压超调量仅为0.5%，系统效率达到91.79%。 |
| 作者： | 孙嵩楠 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 申永鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 郑州轻工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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