电动汽车复合电源能量管理策略研究

发布时间：2016-12-15 06:59

  本文关键词：电动汽车复合电源能量管理策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

《吉林大学》 2015年

电动汽车复合电源能量管理策略研究

王同景  

【摘要】：电动汽车的电源技术是决定电动汽车整车性能的关键之一。现有动力电池往往功率密度低、低温性能差、循环寿命短，已经成为了电动汽车技术发展和市场化推广的关键制约因素。超级电容作为一种新生电源，具有比功率大、效率高和寿命长等优点，通过与电池的有效组合形成的复合电源构成了与电池的优势互补，是解决电动汽车由单一动力电池驱动带来的动力性不足和续驶里程较短问题的有效途径之一。然而动力电池和超级电容具有相当不同的动力学特性和工作模式。因此对两个不同的能量存储单元进行有效的能量管理就显得十分重要。 目前，电动汽车复合电源的能量管理策略主要有逻辑门限控制、基于车速的功率分配控制和模糊逻辑控制等。逻辑门限控制有其简单的优势，但由于不能适应汽车行驶工况的变化，因此往往只对单一或功率平均值相近且速度变化较缓慢的工况有效；基于车速的功率分配控制方法考虑了速度的变化，但在伴有频繁启动和加减速的工况中会导致动力电池出现较大电流的放电；模糊控制与逻辑门限控制类似，规则比较固定，缺乏灵活性和适应性。由此，上述控制方法虽然各有优势和特点，但均难以实现电池与超级电容之间功率分配的最优化。 本文提出了一种改进的动力电池和超级电容功率分配的优化控制方法。该方法以动态规划理论为基础，以整个循环行驶工况中动力电池的能量损失最少为成本函数，根据每一时刻动力电池和超级电容的荷电状态，通过控制动力电池在每个时刻的输出功率来实现动力电池与超级电容之间功率的最优分配。此外，为了改善复合电源控制效果，本文依据动态规划方法的控制结果对逻辑门限控制进行了优化。 本文主要研究工作包括： 第一，复合电源特性分析。复合电源特性，特别是充放电特性是制定能量管理策略的基础。本文首先根据标准测试流程对锂离子动力电池和超级电容进行了测试，并根据测试结果绘制了锂离子动力电池和超级电容的特性曲线，并据此对两者的特性进行了分析比较。此外，还对DC/DC的效率特性进行了分析。 第二，复合电源建模与验证。一个高效精确的复合电源模型是制定能量管理策略的前提。本文首先确定了复合电源的结构，也对动力电池和超级电容的参数进行了匹配。动力电池模型选择了PNGV模型，根据其建模原理及试验数据对模型参数进行了辨识；超级电容模型选择了RC模型，根据其建模原理及测试数据辨识模型参数；根据辨识的参数建立了动力电池和超级电容模型，并分别对二者进行了恒功率充放电和变功率充放电试验验证。验证结果显示，所建模型可以比较准确地模拟电池和超级电容的特性。之后又建立了DC/DC效率模型，并最终完成了复合电源的整体建模。 第三，复合电源能量管理策略的研究。本文设计了以整个循环行驶工况下动力电池的能量损失最小为目标，根据每个时刻动力电池与超级电容的荷电状态动态规划整个工况动力电池的输出功率以实现两者间功率分配最佳的控制策略。通过该方法得出的仿真结果与逻辑门限控制和模糊控制结果对比可知：该策略明显降低了动力电池的输出电流，使得动力电池功率输出比较平稳，，提高了整车能量利用率，延长了汽车的续驶里程。此外，本文还依据动态规划方法的控制结果对逻辑门限控制进行了优化。

【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

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