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再生制动模拟试验台复合电源匹配设计与控制方法研究
| 论文题名： | 再生制动模拟试验台复合电源匹配设计与控制方法研究 |
| 关键词： | 汽车电源;再生制动系统;模拟试验台;蓄电池;DC-DC变换器 |
| 摘要： | 复合电源是一种新型车用储能系统，通常由两种或两种以上的单一电源，如蓄电池、超级电容、燃料电池等结合DC-DC直流变换器组成。它能够充分发挥蓄电池高比能量、超级电容高比功率的优势，在变化的汽车行驶工况下，起到驱动功率供给和制动能量回收作用。一方面，它能够延长蓄电池的使用寿命，降低车用储能系统使用成本，提高汽车的使用经济性；另一方面，它可以最大程度地回收制动能量，减少燃油消耗，达到汽车节能减排的目的。 本论文是汽车动态模拟国家重点实验室开放基金项目“基于开关磁阻电机的汽车再生制动系统控制方法研究”(20091107)和江苏省汽车工程重点实验室开放基金项目“电储能式车辆再生制动系统实验研究”(QC2006-06)的重要组成部分，着重进行再生制动模拟试验台复合电源的改进设计、优化控制与试验验证工作，具体研究内容如下： 1.对蓄电池进行性能测试，通过试验数据分析得出蓄电池开路电压、等效内阻随荷电状态(State of charge，简称SOC)变化曲线，进而在MATLAB/Simulink中建立蓄电池仿真模型，并运用最小二乘法离线辨识部分模型参数；之后建立超级电容组RC等效电路仿真模型。 2.对影响蓄电池SOC估计的主要因素进行分析，提出基于库仑效率、温度和老化补偿的SOC修正表达式，进而基于扩展Kalman滤波算法建立蓄电池SOC估计模型，仿真结果表明：该方法能够有效抵抗噪声干扰和消除SOC累积误差；之后建立超级电容组SOC估计模型，该模型可以限制超级电容单体过度充放电，从而提高超级电容组整体工作效率。 3.对车用DC-DC变换器的性能需求进行分析，选择级联式双向DC-DC变换器对试验台中的储能源进行匹配，并设计电路元件参数；之后运用SimPowerSystems模块库建立DC-DC变换器仿真模型，结果表明：IGBT管的导通压降对DC-DC变换器的功率损耗影响很大。 4.对基于ECE循环工况的汽车行驶功率需求进行分析，选择某一仿真车型计算电机额定功率和峰值功率，进而确定蓄电池和超级电容单体数目；之后分析了复合电源的工作模式，并基于有限状态机理论和Stateflow模块库建立复合电源能量管理策略；最后封装各个子模块建立汽车后向仿真模型，仿真结果表明：在ECE循环行驶工况下，超级电容能够为蓄电池起到“削峰填谷”的作用；复合电源能够满足汽车加速时的功率需求，并且对制动能量的回收效果较好，能够满足再生制动试验台的使用要求。 |
| 作者： | 洪泽 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 商高高 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2010 |
| 正文语种： | 中文 |
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