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混合动力汽车复合电源系统及其能量管理研究
| 论文题名： | 混合动力汽车复合电源系统及其能量管理研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;复合电源系统;双向DC/DC变换器;功率分配;优化仿真计算 |
| 摘要： | 随着全球汽车工业的迅猛发展、石油资源供应的日趋紧张，世界各国正在积极寻求替代燃料或者减少燃油消耗量，大力开发新型节能环保汽车。混合动力汽车作为此类车型，其在动力性、经济性和排放等综合指标能满足当前对新能源汽车的苛刻要求，将存在一个较长的历史时期，并在21世纪的运载车辆中占有重要的地位。 混合动力汽车要求车载电源同时具有高能量密度和高功率密度的特点，而动力电池与超级电容单独使用时均无法满足驱动系统高的能量和功率需求，特别是动力电池还存在一些无法解决的技术瓶颈，这都限制了车辆整车性能质的飞升。为了给混合动力汽车提供理想的车载电源，本文将选取具有高能量密度的磷酸铁锂电池和超级电容作为复合电源系统的主辅储能单元，将二者通过直流变换器并联，通过超级电容“削峰填谷”和再生制动能量高效回收的作用，提高车辆整体供能特性和能量利用率。 本文基于复合电源系统，在确定了其结构及供能原理的基础上，对系统各部件的特性做了研究，根据系统对DC/DC变换器的要求确定选取双向半桥DC/DC变换器，并设计了其参数和驱动保护电路。基于特定的车型和城市行驶工况对系统内部储能单元进行了参数优化研究，确定了能够满足车辆整个行驶工况最大功率需求的锂电池组和超级电容组的内部构成情况，并基于算法NSGA-2对复合电源系统的参数做了进一步的优化研究。分析了在不同行驶工况下的功率分配策略，基于MATLAB/SIMULINK设计了功率分配策略模型，并据此搭建了复合电源系统FOCUS混合动力汽车的仿真模型，在对ADVISOR软件二次开发之后，对目标仿真模型做了仿真研究，在通过多次仿真消除了电源SOC对燃油经济性的影响之后，利用ADVISOR做了优化仿真计算。最后设计了一套用于复合电源能量管理系统，可以实现电池组的充放电保护与均衡、系统荷电状态的精确估计。硬件方面，设计了基于R5421的锂电池组充放电保护电路和自动均衡电路、可实现电压、电流、温度精确检测的数据采集系统以及基于LCM12832ZK的SOC显示模块;软件方面，给出了DS2438芯片和主控制器的程序设计流程，并对设计的能量管理系统做了实验研究。 |
| 作者： | 王鹏飞 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 孙玉坤 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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