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原文传递 纯电动汽车复合电源系统建模及能量管理策略研究
论文题名: 纯电动汽车复合电源系统建模及能量管理策略研究
关键词: 纯电动汽车;复合电源;能量管理策略;模糊控制
摘要: 面对日益严重的环境恶化和能源危机问题,纯电动汽车以其环保与节能的双重优势已经成为最具发展前途的交通工具之一。但现有的蓄电池存在功率密度低、循环寿命短等缺点,一直制约着纯电动汽车的商业化发展。以蓄电池和超级电容组成的复合电源系统作为纯电动汽车的储能装置是现阶段解决纯电动汽车续驶里程不足的有效手段。为了充分发挥蓄电池和超级电容的各自优势,就需要一套高效可靠的能量管理策略来协调两者的输入输出功率。
  本文以某微型纯电动汽车的蓄电池-超级电容复合电源系统为研究对象,首先从车辆行驶动力学的角度分析了纯电动汽车在三种典型循环工况下的需求功率特性。结果表明以蓄电池为单一电源难以满足车辆动力性的要求。
  其次,针对蓄电池和超级电容的各自特点,设计了复合电源系统并联匹配结构以及相应的主电路拓扑结构。同时,根据动力系统的运行工况划分了四种工作模式,并在此基础上对所选用的超级电容参数进行匹配计算。
  然后,在Matlab/Simulink环境下搭建复合电源能量管理系统仿真模型,主要包括蓄电池模块、超级电容模块、功率分配执行模块、复合电源控制模块和无刷直流电机及其控制器模块。建模过程中涉及的主要参数进行设计计算和参数辨识,并对各模块特性进行仿真与试验对比验证,保证了所建立模型的正确性和可靠性。
  最后,基于模糊控制方法设计了驱动功率分配策略,以电机最大制动力为门限设计了制动力分配策略。驱动工况下采用驱动模糊控制器分配蓄电池与超级电容的输出功率;制动工况下采用制动力分配控制器分配再生制动力与机械制动力的大小。分别在美国UDDS、日本JA10.15和中国ECE+EUDC三种典型循环工况下进行仿真测试,结果表明所建立的能量管理策略能有效控制复合电源能量流动。相对于单一电源驱动,蓄电池百公里能量消耗率分别下降10.3%、9.67%和11.11%;相对于简单的逻辑门限控制策略,蓄电池百公里能量消耗率分别下降了3.09%、3.38%和2.98%。
作者: 郑丽辉
专业: 车辆工程
导师: 陈昆山;盘朝奉
授予学位: 硕士
授予学位单位: 江苏大学
学位年度: 2014
正文语种: 中文
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