纯电动汽车复合储能系统参数匹配及控制策略研究

【摘要】：随着汽车的普及化,也伴随着环境与能源危机的产生。因此,我国加大了对纯电动汽车及插电式混合动力汽车研发和产业化的支持力度,而储能装置是新能源汽车的三大关键部件之一。由于动力电池的比功率低、循环使用寿命短等固有缺点,已成为阻碍纯电动汽车发展的关键因素。基于超级电容器比功率大、可大电流充放电和循环使用寿命长的特性,论文以由超级电容器与动力电池组成的复合储能系统为研究对象,进行了纯电动汽车复合储能系统参数匹配及控制策略研究。纯电动汽车用复合储能系统是由动力电池组、超级电容器组、双向DC/DC功率转换器等部件组成的复杂系统,为了更好地匹配复合储能系统的参数和制定有效的控制策略,本文首先研究与分析组成复合储能系统的三个关键部件的各自特性,并对复合储能系统的构型进行分析对比,最终确定合理的复合储能系统构型,并建立复合储能系统Matlab/Simulink仿真模型。其次,在对纯电动汽车动力学分析和复合储能系统性能需求研究的基础上,从典型循环工况对复合储能系统的能量和功率配置要求两个角度出发,提出纯电动汽车复合储能系统参数匹配方法。并在此基础上,利用加权和系数多目标优化方法对其关键参数进行优化。然后,针对纯电动汽车用复合储能系统中的动力电池组与超级电容器组之间的功率分配问题进行深入的研究。本文在对纯电动汽车复合储能系统的工作模式和控制目标进行分析与研究的基础上,提出两种新型的控制策略,分别为基于滤波思想的复合储能系统基本规则控制策略和复合储能系统的复合模糊控制策略。最后,通过构建加装复合储能系统的纯电动汽车Matlab/Simulink仿真模型,仿真验证本文所采用的复合储能系统的正确性和所提出控制策略的有效性。 【关键词】：复合储能系统 超级电容器 动力电池 参数匹配 控制策略
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 单一储能装置国内外研究现状9-11
• 1.3 复合储能系统国内外研究现状11-14
• 1.3.1 复合储能系统应用现状11-12
• 1.3.2 复合储能系统参数匹配研究现状12-13
• 1.3.3 复合储能系统控制策略研究现状13-14
• 1.4 本文研究意义14
• 1.5 本文主要研究内容14-16
• 2 纯电动汽车复合储能系统性能分析及建模16-38
• 2.1 动力电池性能分析与建模16-26
• 2.1.1 动力电池的种类及性能参数16-18
• 2.1.2 锂离子电池特性分析18-20
• 2.1.3 锂离子电池建模20-26
• 2.2 超级电容器性能分析与建模26-32
• 2.2.1 超级电容器的结构原理及性能参数26-27
• 2.2.2 超级电容器特性分析27-29
• 2.2.3 超级电容器建模29-32
• 2.3 锂离子电池与超级电容器性能对比分析32
• 2.4 双向DC/DC功率转换器特性分析及建模32-34
• 2.5 复合储能系统构型分析与仿真模型34-36
• 2.5.1 复合储能系统构型分析34-35
• 2.5.2 复合储能系统仿真模型35-36
• 2.6 本章小结36-38
• 3 基于典型循环工况的复合储能系统参数匹配及优化38-54
• 3.1 纯电动汽车动力分析39-41
• 3.2 基于典型循环工况的复合储能系统性能需求分析41-45
• 3.2.1 世界典型循环工况特征分析41-42
• 3.2.2 纯电动汽车复合储能系统性能需求分析42-45
• 3.3 复合储能系统能量配置45-49
• 3.3.1 动力电池组的能量配置45-46
• 3.3.2 超级电容器组的能量配置46-49
• 3.4 复合储能系统功率配置49
• 3.5 复合储能系统参数匹配优化49-53
• 3.5.1 复合储能系统参数初步确定49-50
• 3.5.2 复合储能系统参数优化50-53
• 3.6 本章小结53-54
• 4 纯电动汽车复合储能系统控制策略研究54-72
• 4.1 纯电动汽车复合储能系统工作模式54-57
• 4.2 纯电动汽车复合储能系统控制的目标及方法57-58
• 4.3 基于滤波思想的复合储能系统基本规则控制策略58-63
• 4.3.1 基于滤波思想的基本规则控制策略的制定58-60
• 4.3.2 基于滤波思想的基本规则控制策略仿真模型的建立60-61
• 4.3.3 相关参数的确定61-63
• 4.4 复合储能系统的复合模糊控制策略63-69
• 4.4.1 常规模糊控制原理分析63-64
• 4.4.2 复合储能系统的复合模糊控制策略64
• 4.4.3 复合模糊控制器设计64-69
• 4.5 本章小结69-72
• 5 纯电动汽车复合储能系统仿真分析72-86
• 5.1 动力性仿真72-75
• 5.1.1 加速性能仿真72-74
• 5.1.2 最高车速与最大爬坡度仿真74-75
• 5.2 经济性仿真75-77
• 5.3 典型循环工况仿真77-84
• 5.4 本章小结84-86
• 6 结论与展望86-88
• 6.1 本文结论86
• 6.2 研究展望86-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-96
• 附录96
• A作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文96
• B作者在攻读学位期间获得的专利96
• C作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目96

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