增程式电动汽车新型储能系统的研究

发布时间：2020-11-11 03:10

　　 为满足节约能源和减少排放的要求,新能源汽车技术的研究发展成为了世界性课题,增程式电动汽车作为新能源汽车的一种,相比于传统燃油汽车可有效减少排放,相比于纯电动汽车可增加续驶里程,成为目前新能源汽车研究开发的重点之一。而储能系统作为增程式电动汽车的关键技术之一,其性能优劣可直接决定整车的工作性能,高效的增程式电动汽车用储能系统成为研究的重点。本文主要研究内容如下:(1)研究分析了各种储能技术在增程式电动汽车中的最新应用,如蓄电池储能、超级电容储能、飞轮储能、燃料电池储能、太阳能储能和混合电源储能等,详细分析了各种储能技术的优缺点。(2)讨论了几种常见的增程式电动汽车用储能系统的特点。针对其不足之处,提出了一种应用于增程式电动汽车的新型储能系统,系统中加入超级电容器组作为能量缓冲单元,可有效提升电源的充、放电性能。可充分利用蓄电池能量密度大和超级电容器组功率密度大的优势,实现能量流的合理有效控制。(3)针对提出的增程式电动汽车用新型储能系统,详细阐述了其多种工作模式及控制方法,包括纯电动工作模式、相互独立工作模式、混合动力驱动模式、能量回馈工作模式,其中重点分析了在能量输出和回馈时能量辅助单元的控制策略。(4)基于Matlab/Simulink环境搭建了新型储能系统仿真模型,包括蓄电池与可串并联切换的超级电容器组组成的复合电源模型、双向DC-DC功率变换器(BDPC)仿真模型、H桥逆变器及电机仿真模型等。对新型储能系统的能量输出特性和能量回馈特性进行了仿真计算,对系统的可行性及能量管理策略的有效性进行了验证。(5)针对提出的储能系统,搭建了实验平台,验证了方案的可行性与优越性。实验结果表明,与传统的蓄电池与超级电容器组组成的复合电源相比,新系统可提升能量回馈效率和能量利用率。
【学位单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.72
【部分图文】：

图 1-1 电动汽车基本结构及工作原理图由于电动汽车内的能量始终以电能的形式进行传递，因此在能量回馈的过程中与传统燃油汽车存在很大的区别，在回馈的过程当中，电动汽车存在更多的回馈方式，以获得更高的回馈效率。目前，对于电动汽车，多采用辅助动力装置用于回馈制动能量，同时配备完善的能量控制策略。因此在目前的研究中，如何进一步提高电动汽车能量利用率也是研究热点之一。1.3 增程式电动汽车国内外研究现状及发展众所周知，纯电动汽车电池比能量低，价格高等缺点，致使电池不能满足远距离行驶需求以及城市公交。而增程式电动汽车配备发动机-发电机组为汽车提供充足能量，增加行驶距离，提高工作效率，其常用结构如图 1-2 所示。从能量传输的角度来讲，增程式电动汽车可以看做串联式的混合动力汽车。发动机可以用燃油发动机，也可以使用燃气发动机。根据汽车实际的行驶需求，增程式电动汽车运行模式可以

图 1-2 增程式电动汽车基本结构在各种新能源政策推广下，国内各车企开始致力于发展增程式电动汽车。 GA5、比亚迪秦、荣威 550plug-in、北汽 E150EV 等。2017 年第二届动力国际研讨会上，中国工程院院士杨裕生重点介绍了增程式汽车技术。在 20瓦车展上，中国腾风发布了增程式电动超跑“至仁 RS”，该车搭载了一台微轮发动机，使其最高速度达 330km/h。国外比较典型的增程式电动汽车当属雪佛兰 VOLT，其纯电模式下行驶里程m，在增程模式下可行驶 570km，并且配备了完善的能量管理系统，可回收。2017 年 3 月，日本马自达公司公开的一项最新专利的相关专利图展示了一动的增程式电动汽车，其将转子发动机应用在增程器系统中，利用转子发发电机，提供增程所需能量，并计划 2019 年推向市场。2017 年 3 月，正道了三款增程式电动概念车：H600、K550、K750，搭载了“微型涡轮发电机超级电池”动力系统，驱动电机最大功率达 500kW，续航里程超过 1000km

增程式电动汽车结构特点及工作原理对于增程式电动汽车当蓄电池组电量充足，可以提供汽车爬坡、加速等能，车辆行驶动力仅由蓄电池提供，发动机-发电机组不参与工作，以纯电动运行。当控制单元检测到动力电池能量不足时，增程器开始工作，为蓄电电，并与蓄电池一起提供行驶所需电能。常规的增程式电动汽车其工作模式通常分为有三种：纯电动工作模式、增模式和能量回馈工作模式。纯电动工作模式的工作原理与纯电动汽车相同工作模式，当电池能量不足时由发动机-发电机组提供能量，驱动车辆行驶目的。增程式工作模式也是增程式电动汽车与纯电动汽车的主要区别之一增程器的储能技术较多，合理选择可以提高汽车的整车性能。增程式电动动力装置结构如图 2-1 所示。
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本文编号：2878664