车用超级电容建模及在混合动力汽车中的应用
发布时间：2023-04-04 04:24
由于能源危机与环境污染的日益加剧,新能源汽车逐渐成为全球节能减排科技创新中至关重要的技术变革之一。其中,混合动力汽车不仅显著提高了燃油经济性和污染物排放水平,同时不存在充电基础设施建设,昂贵的车载电源购置成本以及大量报废二次电池污染等问题。利用车载电源作为混合动力系统的能量存储与转化载体,实现对随机变化的需求功率进行削峰填谷,使发动机工作于高效区间,达到提高燃油经济性等优化目标。作为混合动力系统的核心动力部件之一,车载电源的性能直接影响着整车动力性与经济性等关键性能指标。目前广泛应用于混合动力系统车载电源的储能设备主要包括镍氢电池和锂离子电池等。但在现有储能技术下,这些电化学电池在提供峰值功率需求的同时,难以保证较高的充放电效率与较长的循环使用寿命。相比而言,拥有高比功率、良好温度特性、以及超长循环寿命的超级电容具有巨大潜能。综上分析,本文以并联式混合动力汽车为研究对象,应用超级电容作为混合动力系统的大功率储能载体。针对车用超级电容性能表征测试方法、数学模型构建、SOC状态估计以及混合动力汽车能量管理策略等问题开展了深入研究,旨在保证超级电容混合动力系统安全可靠运行基础上,实现最佳燃油...
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 新能源汽车车载电源发展现状
1.2 超级电容分类及作为车载电源的研究现状
1.2.1 超级电容分类及储能机理
1.2.2 超级电容作为车载电源的应用
1.3 与本课题相关的国内外研究现状与发展综述
1.3.1 高性能超级电容存储能力发展现状
1.3.2 车用超级电容在线测试技术发展现状
1.3.3 超级电容建模与参数辨识发展现状
1.3.4 超级电容SOC估计方法发展现状
1.3.5 混合动力汽车能量管理策略发展现状
1.4 超级电容作为车载电源的难点和不足
1.4.1 车用超级电容性能测试方法的难点和不足
1.4.2 超级电容建模与参数辨识的难点和不足
1.4.3 超级电容SOC估计的难点和不足
1.4.4 混合动力汽车能量管理策略的难点和不足
1.5 本论文的主要研究内容
第2章 车用超级电容性能测试方法研究
2.1 车用超级电容在线测试平台设计
2.2 车用超级电容测试程序
2.2.1 碳基超级电容性能测试
2.2.2 赝电容/混合型超级电容性能测试
2.3 本章小结
第3章 超级电容建模与参数辨识
3.1 分数阶微积分定义及相关理论分析
3.2 超级电容分数阶模型
3.3 超级电容分数阶模型参数辨识
3.3.1 搜寻者优化算法
3.3.2 Nelder-Mead单纯形法
3.3.3 混合进化优化方法
3.4 动态工况下的模型效果验证
3.5 本章小结
第4章 基于模型控制器融合的超级电容SOC估计方法
4.1 H∞观测器理论基础
4.2 基于模型控制器融合的SOC状态估计
4.3 SOC状态观测器效果验证
4.4 本章小结
第5章 超级电容车载电源参数优化设计
5.1 混合动力汽车对车载电源的性能需求
5.2 基于目标循环工况的数据统计与分析
5.2.1 目标循环工况的数据采集
5.2.2 目标循环工况的运动学特征分析
5.3 超级电容参数优化设计
5.3.1 混合动力汽车车载电源性能对比分析
5.3.2 基于性能指标的超级电容车载电源参数优化设计
5.4 本章小结
第6章 超级电容混合动力汽车控制策略研究
6.1 基于ECMS实时能量管理策略研究
6.1.1 混合动力系统的优化控制问题模型
6.1.2 基于ECMS的实时优化控制策略
6.1.3 汉密尔顿函数最小化求解过程
6.2 基于遗传算法优化的AECMS油电等效因子
6.2.1 遗传算法求解油电等效因子
6.2.2 行驶工况运动学聚类分析
6.2.3 基于行驶工况特征的油电等效因子MAP建立
6.3 实时能量管理控制策略仿真
6.3.1 动力系统及控制策略仿真建模
6.3.2 典型循环工况下的控制策略验证
6.4 本章小节
第7章 快速控制原型开发与实车转鼓试验
7.1 超级电容混合动力汽车集成优化设计
7.1.1 超级电容混合动力汽车对车载电源性能需求
7.1.2 超级电容车载电源集成优化设计
7.2 混合动力车用超级电容基本性能测试
7.3 快速控制原型开发与实车试验
7.3.1 快速控制原型系统
7.3.2 超级电容混合动力汽车实车转鼓试验
7.4 本章小结
第8章 总结与展望
8.1 论文总结
8.2 论文主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
致谢
本文编号：3781778
【文章页数】：187 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 新能源汽车车载电源发展现状
1.2 超级电容分类及作为车载电源的研究现状
1.2.1 超级电容分类及储能机理
1.2.2 超级电容作为车载电源的应用
1.3 与本课题相关的国内外研究现状与发展综述
1.3.1 高性能超级电容存储能力发展现状
1.3.2 车用超级电容在线测试技术发展现状
1.3.3 超级电容建模与参数辨识发展现状
1.3.4 超级电容SOC估计方法发展现状
1.3.5 混合动力汽车能量管理策略发展现状
1.4 超级电容作为车载电源的难点和不足
1.4.1 车用超级电容性能测试方法的难点和不足
1.4.2 超级电容建模与参数辨识的难点和不足
1.4.3 超级电容SOC估计的难点和不足
1.4.4 混合动力汽车能量管理策略的难点和不足
1.5 本论文的主要研究内容
第2章 车用超级电容性能测试方法研究
2.1 车用超级电容在线测试平台设计
2.2 车用超级电容测试程序
2.2.1 碳基超级电容性能测试
2.2.2 赝电容/混合型超级电容性能测试
2.3 本章小结
第3章 超级电容建模与参数辨识
3.1 分数阶微积分定义及相关理论分析
3.2 超级电容分数阶模型
3.3 超级电容分数阶模型参数辨识
3.3.1 搜寻者优化算法
3.3.2 Nelder-Mead单纯形法
3.3.3 混合进化优化方法
3.4 动态工况下的模型效果验证
3.5 本章小结
第4章 基于模型控制器融合的超级电容SOC估计方法
4.1 H∞观测器理论基础
4.2 基于模型控制器融合的SOC状态估计
4.3 SOC状态观测器效果验证
4.4 本章小结
第5章 超级电容车载电源参数优化设计
5.1 混合动力汽车对车载电源的性能需求
5.2 基于目标循环工况的数据统计与分析
5.2.1 目标循环工况的数据采集
5.2.2 目标循环工况的运动学特征分析
5.3 超级电容参数优化设计
5.3.1 混合动力汽车车载电源性能对比分析
5.3.2 基于性能指标的超级电容车载电源参数优化设计
5.4 本章小结
第6章 超级电容混合动力汽车控制策略研究
6.1 基于ECMS实时能量管理策略研究
6.1.1 混合动力系统的优化控制问题模型
6.1.2 基于ECMS的实时优化控制策略
6.1.3 汉密尔顿函数最小化求解过程
6.2 基于遗传算法优化的AECMS油电等效因子
6.2.1 遗传算法求解油电等效因子
6.2.2 行驶工况运动学聚类分析
6.2.3 基于行驶工况特征的油电等效因子MAP建立
6.3 实时能量管理控制策略仿真
6.3.1 动力系统及控制策略仿真建模
6.3.2 典型循环工况下的控制策略验证
6.4 本章小节
第7章 快速控制原型开发与实车转鼓试验
7.1 超级电容混合动力汽车集成优化设计
7.1.1 超级电容混合动力汽车对车载电源性能需求
7.1.2 超级电容车载电源集成优化设计
7.2 混合动力车用超级电容基本性能测试
7.3 快速控制原型开发与实车试验
7.3.1 快速控制原型系统
7.3.2 超级电容混合动力汽车实车转鼓试验
7.4 本章小结
第8章 总结与展望
8.1 论文总结
8.2 论文主要创新点
8.3 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及科研成果
致谢
本文编号：3781778
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