纯电动汽车复合储能系统参数匹配及功率分配策略
发布时间：2022-05-03 05:57
近几年,随着环境污染与能源危机的凸显,纯电动汽车发展迅猛。然而动力电池作为纯电动汽车的主要能量源,目前仍旧受成本、循环使用寿命、能量密度和功率密度无法兼顾等问题制约,是纯电动汽车难以普及化的关键因素之一。本文以复合储能系统纯电动汽车为研究对象,进行了复合储能系统的参数匹配和控制策略研究,以期明确复合储能系统应用价值和提升车辆寿命周期内动力源经济性。具体研究内容如下:（1）分析了动力电池、超级电容和双向DC/DC变换器的工作特性,确定了复合储能系统构型方案,建立了包含磷酸铁锂电池半经验容量衰减模型的复合储能系统仿真模型。（2）在满足常用典型循环工况对复合储能系统性能要求的前提下,以UDDS作为参数匹配的基本工况,建立了以电池单体数目、超级电容单体数目和基本规则控制策略门限值为优化变量,以车辆寿命周期内动力源总成本为优化目标的复合储能系统参数匹配和控制策略联合优化方法,并分析了复合储能系统在不同类型循环工况下的应用潜力。（3）分析了常用复合储能系统模糊逻辑控制器的缺点并进行了改进。以动态规划算法对常用典型循环工况进行了控制序列寻优,从中提取相关信息制订了自适应规则控制策略;分析了极限学习机...
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 新能源汽车的发展
1.1.2 新能源汽车储能元件的发展
1.2 复合储能系统国内外研究现状
1.2.1 复合储能系统国内外参数匹配研究现状
1.2.2 复合储能系统国内外控制策略研究现状
1.2.3 复合储能系统国内外汽车应用现状
1.3 本文主要研究内容
2 复合储能系统性能分析与建模
2.1 动力电池性能分析与建模
2.1.1 动力电池选型与特性分析
2.1.2 磷酸铁锂电池内阻模型
2.1.3 磷酸铁锂电池容量衰减模型
2.2 超级电容性能分析与建模
2.2.1 超级电容结构原理与选型
2.2.2 超级电容相关定义
2.2.3 超级电容等效电路模型
2.3 双向DC/DC变换器原理与建模
2.3.1 双向DC/DC变换器结构选择及工作原理
2.3.2 双向DC/DC变换器效率模型
2.4 复合储能系统建模
2.5 本章小结
3 复合储能系统参数匹配优化
3.1 复合储能系统参数匹配优化设计思想
3.2 典型循环工况下复合储能系统性能需求分析
3.2.1 纯电动汽车动力学模型
3.2.2 典型循环工况的选择
3.3 基于遗传算法的复合储能系统参数匹配优化
3.3.1 遗传算法原理
3.3.2 优化变量与优化目标
3.3.3 参数匹配结果对比分析
3.4 不同类型循环工况对参数匹配的影响分析
3.5 本章小结
4 复合储能系统功率分配控制策略
4.1 基本规则控制策略
4.1.1 基本规则控制策略思想
4.1.2 基本规则控制策略制定
4.1.3 基本规则控制策略门限值获取
4.2 模糊逻辑控制策略
4.2.1 模糊逻辑控制思想
4.2.2 模糊逻辑控制策略分析
4.2.3 模糊逻辑控制器设计
4.3 自适应规则控制策略
4.3.1 动态规划算法原理
4.3.2 复合储能系统动态规划建模
4.3.3 数据分析及自适应规则控制策略制定
4.3.4 超级电容SOC分段反馈修正
4.4 基于极限学习机的瞬时功率分配
4.4.1 极限学习机瞬时功率分配可行性分析
4.4.2 极限学习机模型
4.4.3 基于相关分析与平均影响值的变量筛选
4.4.4 极限学习机瞬时功率分配
4.5 仿真分析
4.6 本章小结
5 交通信息融合下功率分配策略优化
5.1 交通信息融合基本思想
5.2 包含交通信息的循环工况建立
5.2.1 测试工况选择
5.2.2 交通拥堵状况的获取
5.2.3 道路坡度信息的获取
5.3 交通信息融合下功率分配策略优化
5.3.1 基于K-means与交通拥堵状况的车速趋势判断
5.3.2 车速趋势与坡度信息预知下功率分配系数调整
5.3.3 交通信息融合下复合储能系统的控制策略
5.4 仿真分析
5.5 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录
A 作者在攻读学位期间发表的论文
B 作者在攻读学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于行驶工况分类的混合动力车辆速度预测方法与能量管理策略[J]. 丁峰,王伟达,项昌乐,何韡,齐蕴龙. 汽车工程. 2017(11)
[2]动力电池技术研究[J]. 张春杨,靳晓姣. 新材料产业. 2017(09)
[3]采用NSGA-Ⅱ算法的车载复合电源参数匹配[J]. 周放,宋传学,梁天唯,肖峰. 吉林大学学报(工学版). 2017(05)
[4]模糊控制的研究与发展[J]. 王刚. 数字技术与应用. 2017(01)
[5]乘用车双电池系统方案浅析[J]. 阮先轸. 科技视界. 2016(27)
[6]基于效率优化的纯电动汽车双电源工作模式切换策略的研究[J]. 陈龙,周文竞,盘朝奉,陈燎. 汽车工程. 2016(04)
[7]延长锂离子电池寿命的电动汽车复合电源设计[J]. 罗玉涛,刘秀田,梁伟强,阮旭松. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]动力锂电池的未来发展[J]. 李骄阳,王莉,何向明. 新材料产业. 2016(03)
[9]一种新型电动汽车复合电源结构及其功率分配策略[J]. 王斌,徐俊,曹秉刚,李其玉. 汽车工程. 2015(09)
[10]基于行驶工况的磷酸铁锂电池寿命模型研究[J]. 罗玉涛,王峰,喻皓,刘秀田. 汽车工程. 2015(08)
博士论文
[1]纯电动汽车用复合电源匹配与控制理论研究[D]. 张聪.吉林大学 2017
[2]基于工况与驾驶风格识别的混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 詹森.重庆大学 2016
[3]客车用锂电池/超级电容复合储能系统的优化与控制[D]. 宋子由.清华大学 2016
[4]混合动力汽车预测能量管理研究[D]. 孙超.北京理工大学 2016
[5]基于磷酸铁锂单体电池荷电状态的均衡算法研究[D]. 张树梅.上海交通大学 2015
[6]基于驾驶意图与工况识别的插电式混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 杨官龙.重庆大学 2014
[7]电动汽车全生命周期分析及环境效益评价[D]. 李书华.吉林大学 2014
[8]混合动力车用复合电源匹配与控制理论研究[D]. 曲晓冬.吉林大学 2014
[9]车载复合电源设计理论与控制策略研究[D]. 于远彬.吉林大学 2008
硕士论文
[1]纯电动商务车复合电源系统研究[D]. 伍鹏.贵州大学 2017
[2]混合动力挖掘机储能系统的优化配置与控制策略研究[D]. 郭浩.湖南大学 2016
[3]中国原油进口来源结构的安全度分析及其优化[D]. 杨阳.江苏大学 2016
[4]纯电动汽车复合储能系统参数匹配及控制策略研究[D]. 肖军.重庆大学 2015
[5]基于路况信息预测的插电式混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 卢立来.重庆大学 2015
[6]锂离子电池特性建模与SOC估算研究[D]. 卢杰祥.华南理工大学 2012
[7]SOC估算方法研究及其在新能源汽车电池管理系统中应用[D]. 李春燕.合肥工业大学 2012
[8]基于路况信息的混合动力汽车控制策略研究[D]. 付永恒.北京交通大学 2011
[9]多属性群决策方法研究[D]. 琚冰源.西安理工大学 2010
本文编号：3650764
【文章页数】：113 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 新能源汽车的发展
1.1.2 新能源汽车储能元件的发展
1.2 复合储能系统国内外研究现状
1.2.1 复合储能系统国内外参数匹配研究现状
1.2.2 复合储能系统国内外控制策略研究现状
1.2.3 复合储能系统国内外汽车应用现状
1.3 本文主要研究内容
2 复合储能系统性能分析与建模
2.1 动力电池性能分析与建模
2.1.1 动力电池选型与特性分析
2.1.2 磷酸铁锂电池内阻模型
2.1.3 磷酸铁锂电池容量衰减模型
2.2 超级电容性能分析与建模
2.2.1 超级电容结构原理与选型
2.2.2 超级电容相关定义
2.2.3 超级电容等效电路模型
2.3 双向DC/DC变换器原理与建模
2.3.1 双向DC/DC变换器结构选择及工作原理
2.3.2 双向DC/DC变换器效率模型
2.4 复合储能系统建模
2.5 本章小结
3 复合储能系统参数匹配优化
3.1 复合储能系统参数匹配优化设计思想
3.2 典型循环工况下复合储能系统性能需求分析
3.2.1 纯电动汽车动力学模型
3.2.2 典型循环工况的选择
3.3 基于遗传算法的复合储能系统参数匹配优化
3.3.1 遗传算法原理
3.3.2 优化变量与优化目标
3.3.3 参数匹配结果对比分析
3.4 不同类型循环工况对参数匹配的影响分析
3.5 本章小结
4 复合储能系统功率分配控制策略
4.1 基本规则控制策略
4.1.1 基本规则控制策略思想
4.1.2 基本规则控制策略制定
4.1.3 基本规则控制策略门限值获取
4.2 模糊逻辑控制策略
4.2.1 模糊逻辑控制思想
4.2.2 模糊逻辑控制策略分析
4.2.3 模糊逻辑控制器设计
4.3 自适应规则控制策略
4.3.1 动态规划算法原理
4.3.2 复合储能系统动态规划建模
4.3.3 数据分析及自适应规则控制策略制定
4.3.4 超级电容SOC分段反馈修正
4.4 基于极限学习机的瞬时功率分配
4.4.1 极限学习机瞬时功率分配可行性分析
4.4.2 极限学习机模型
4.4.3 基于相关分析与平均影响值的变量筛选
4.4.4 极限学习机瞬时功率分配
4.5 仿真分析
4.6 本章小结
5 交通信息融合下功率分配策略优化
5.1 交通信息融合基本思想
5.2 包含交通信息的循环工况建立
5.2.1 测试工况选择
5.2.2 交通拥堵状况的获取
5.2.3 道路坡度信息的获取
5.3 交通信息融合下功率分配策略优化
5.3.1 基于K-means与交通拥堵状况的车速趋势判断
5.3.2 车速趋势与坡度信息预知下功率分配系数调整
5.3.3 交通信息融合下复合储能系统的控制策略
5.4 仿真分析
5.5 本章小结
6 结论
致谢
参考文献
附录
A 作者在攻读学位期间发表的论文
B 作者在攻读学位期间参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于行驶工况分类的混合动力车辆速度预测方法与能量管理策略[J]. 丁峰,王伟达,项昌乐,何韡,齐蕴龙. 汽车工程. 2017(11)
[2]动力电池技术研究[J]. 张春杨,靳晓姣. 新材料产业. 2017(09)
[3]采用NSGA-Ⅱ算法的车载复合电源参数匹配[J]. 周放,宋传学,梁天唯,肖峰. 吉林大学学报(工学版). 2017(05)
[4]模糊控制的研究与发展[J]. 王刚. 数字技术与应用. 2017(01)
[5]乘用车双电池系统方案浅析[J]. 阮先轸. 科技视界. 2016(27)
[6]基于效率优化的纯电动汽车双电源工作模式切换策略的研究[J]. 陈龙,周文竞,盘朝奉,陈燎. 汽车工程. 2016(04)
[7]延长锂离子电池寿命的电动汽车复合电源设计[J]. 罗玉涛,刘秀田,梁伟强,阮旭松. 华南理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]动力锂电池的未来发展[J]. 李骄阳,王莉,何向明. 新材料产业. 2016(03)
[9]一种新型电动汽车复合电源结构及其功率分配策略[J]. 王斌,徐俊,曹秉刚,李其玉. 汽车工程. 2015(09)
[10]基于行驶工况的磷酸铁锂电池寿命模型研究[J]. 罗玉涛,王峰,喻皓,刘秀田. 汽车工程. 2015(08)
博士论文
[1]纯电动汽车用复合电源匹配与控制理论研究[D]. 张聪.吉林大学 2017
[2]基于工况与驾驶风格识别的混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 詹森.重庆大学 2016
[3]客车用锂电池/超级电容复合储能系统的优化与控制[D]. 宋子由.清华大学 2016
[4]混合动力汽车预测能量管理研究[D]. 孙超.北京理工大学 2016
[5]基于磷酸铁锂单体电池荷电状态的均衡算法研究[D]. 张树梅.上海交通大学 2015
[6]基于驾驶意图与工况识别的插电式混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 杨官龙.重庆大学 2014
[7]电动汽车全生命周期分析及环境效益评价[D]. 李书华.吉林大学 2014
[8]混合动力车用复合电源匹配与控制理论研究[D]. 曲晓冬.吉林大学 2014
[9]车载复合电源设计理论与控制策略研究[D]. 于远彬.吉林大学 2008
硕士论文
[1]纯电动商务车复合电源系统研究[D]. 伍鹏.贵州大学 2017
[2]混合动力挖掘机储能系统的优化配置与控制策略研究[D]. 郭浩.湖南大学 2016
[3]中国原油进口来源结构的安全度分析及其优化[D]. 杨阳.江苏大学 2016
[4]纯电动汽车复合储能系统参数匹配及控制策略研究[D]. 肖军.重庆大学 2015
[5]基于路况信息预测的插电式混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 卢立来.重庆大学 2015
[6]锂离子电池特性建模与SOC估算研究[D]. 卢杰祥.华南理工大学 2012
[7]SOC估算方法研究及其在新能源汽车电池管理系统中应用[D]. 李春燕.合肥工业大学 2012
[8]基于路况信息的混合动力汽车控制策略研究[D]. 付永恒.北京交通大学 2011
[9]多属性群决策方法研究[D]. 琚冰源.西安理工大学 2010
本文编号：3650764
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