首页 > 学术论文

混合动力汽车复合电源捅量管理系统研究

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 16:33:01
热度:

混合动力汽车复合电源捅量管理系统研究【摘要】:新能源汽车已经成为未来汽车行业发展的必然趋势,混合动力汽车集传统燃油汽车性能良好、行驶里程长和未来纯电动汽车低排放、高能源利用率以及再

【摘要】:新能源汽车已经成为未来汽车行业发展的必然趋势,混合动力汽车集传统燃油汽车性能良好、行驶里程长和未来纯电动汽车低排放、高能源利用率以及再生制动能量的回收等诸多优点于一身,是当前最有发展前景的新能源汽车之—。目前,混合动力汽车的动力性能依然比不上传统的燃油汽车,导致这一问题的主要原因是蓄电池能量存储系统的功率密度较低,不能满足汽车在启动、加速和爬坡时的高功率密度需求。另外,当汽车处于再生制动状态时,蓄电池不能快速回收再生制动能量,从而导致了能源的浪费。为此,有必要增加辅助储能系统来满足混合动力汽车的高功率密度需求,同时充分快速地回收汽车的再生制动能量。超级电容器凭借功率密度大、充电时间短、充电速度快以及循环寿命长等优点,无疑是最佳选择之一。超级电容器与蓄电池相结合构成复合电源,超级电容器和蓄电池的优势可互补,同时最大程度地弥补蓄电池或者超级电容器单一电源的不足,大大提高了混合动力汽车能量存储系统的性能。本文对混合动力汽车复合电源能量管理系统中蓄电池和超级电容器的功率分配、再生制动能量回收、能源效率优化以及荷电状态预测等问题进行了深入研究,主要研究工作及取得的成果如下:(1)给出了混合动力汽车复合电源的拓扑结构,在分析拓扑结构原理和工作状态的基础之上,针对复合电源中蓄电池和超级电容器的功率分配问题,提出了一种自适应滤波器功率分配控制策略,旨在使得超级电容器主要承担负载需求功率中的峰值功率,而蓄电池则主要承担平均功率,从而达到超级电容器对蓄电池功率的“削峰填谷”。同时,为了使得复合电源适应不同的循环工况,有必要对功率分配控制策略的控制参数进行设计与优化。高级车辆仿真软件ADVISOR下的仿真结果验证了所提出的复合电源功率分配控制策略与参数优化设计方法的有效性。(2)针对以蓄电池-超级电容器复合电源为储能系统的混合动力汽车再生制动能量回收问题,提高再生制动能量回收率,提出了一种适用于复合电源型混合动力汽车的制动力分配策略。不拘泥于传统ADVISOR高级车辆仿真软件中以速度为控制对象的分配策略,引入车身作用力、道路环境和整车结构等参数,兼顾蓄电池和超级电容器的安全充电条件,在ECER13制动法规的约束下对再生制动力和摩擦力进行了合理分配。在ADVISOR下对所提出的制动力分配策略进行建模和仿真验证,结果表明:该策略能很好地实现再生制动力和摩擦力的分配,提高了再生制动能量的回收率,延长了混合动力汽车的续航里程。(3)为提高混合动力汽车复合电源储能系统能源利用率,降低系统损耗,提出了一种能源效率最大化优化算法。建立了复合电源储能系统中蓄电池、超级电容器以及DC/DC变换器的数学模型,求解出各个功能模块的功率损耗。优化设计的目标旨在降低系统损耗,提高能源效率。由于优化问题属于非线性规划问题,故采用近似规划方法求解之。在ADVISOR下,对优化算法进行程序化实现,并进行仿真研究,结果发现:优化后复合电源储能系统的功率损耗相比于优化前大大降低,能源利用率得到提高。同时伴随着驱动电机的功率损耗降低,电机效率提高,高效率区的电机工作点增多。(4)为实现混合动力汽车复合电源中蓄电池荷电状态的快速、精确预测,引入贝叶斯极限学习机方法。对极限学习机和贝叶斯极限学习机的基本原理进行详细地介绍,采用贝叶斯线性回归方法来优化极限学习机输出层的权重,从而提高极限学习机的拟合和泛化能力。在循环工况条件下选择电池的工作电压、工作电流和表面温度以及SOC历史值等参数用来预测荷电状态的实时值,同时兼顾混合动力汽车再生制动状态下的能量回馈过程。MATLAB下的仿真结果和实例结果均表明:所设计的预测模型具有较高的精度,能够快速、实时、准确地预测出荷电状态值,实用性强,有效性高。(5)给出了混合动力汽车复合电源能量管理系统总体实验结构,对实验系统的软件和硬件进行了详细地设计,开发出了小功率复合电源样机,对能量管理系统进行了实验研究,实验结果验证了本文中所提出的能量管理系统的实际可行性。 【关键词】:混合动力汽车 复合电源 能量管理系统 超级电容器 功率分配 再生制动 能源效率 荷电状态
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U469.7
【目录】:
  • 摘要5-7
  • ABSTRACT7-13
  • 第一章 绪论13-28
  • 1.1 课题研究背景及意义13-15
  • 1.2 课题相关研究综述15-25
  • 1.2.1 复合电源功率分配控制策略研究综述15-19
  • 1.2.2 复合电源再生制动能量回收控制策略研究综述19-22
  • 1.2.3 复合电源能源效率最大化优化方法研究综述22
  • 1.2.4 复合电源荷电状态预测方法研究综述22-25
  • 1.3 论文研究内容及组织结构25-28
  • 1.3.1 论文研究内容25-26
  • 1.3.2 论文组织结构26-28
  • 第二章 混合动力汽车复合电源功率分配控制及其参数优化设计28-46
  • 2.1 引言28-29
  • 2.2 复合电源结构选型与工作模式29-33
  • 2.2.1 复合电源结构选型29-31
  • 2.2.2 复合电源工作模式31-33
  • 2.3 自适应滤波器功率分配控制策略及其参数优化设计33-38
  • 2.3.1 控制策略描述33-34
  • 2.3.2 控制策略参数设计与优化34-37
  • 2.3.3 控制策略及其参数设计优化的实现37-38
  • 2.4 控制策略仿真验证38-43
  • 2.4.1 仿真参数匹配38-39
  • 2.4.2 仿真分析39-43
  • 2.5 控制策略性能评价43-45
  • 2.5.1 UDDS工况下两种储能系统的工作电流分布43-44
  • 2.5.2 EUDS工况下两种储能系统的工作电流分布44-45
  • 2.6 本章小结45-46
  • 第三章 混合动力汽车复合电源再生制动能量回收控制策略研究46-59
  • 3.1 引言46-47
  • 3.2 复合电源型混合动力汽车再生制动原理47
  • 3.3 ADVISOR制动力分配原理47-48
  • 3.4 复合电源型混合动力汽车制动力分配策略48-54
  • 3.4.1 制动力分配因素49-51
  • 3.4.2 制动力分配策略的制定51-54
  • 3.5 制动力分配策略仿真验证54-58
  • 3.5.1 UDDS工况下的制动力分配策略仿真研究54-56
  • 3.5.2 EUDS工况下的制动力分配策略仿真研究56-58
  • 3.6 本章小结58-59
  • 第四章 混合动力汽车复合电源能源效率最大化优化设计59-74
  • 4.1 引言59-60
  • 4.2 复合电源各部件模型解析60-63
  • 4.2.1 蓄电池模型60-62
  • 4.2.2 超级电容器模型62-63
  • 4.2.3 DC/DC变换器模型63
  • 4.3 复合电源能源效率最大化优化设计63-65
  • 4.4 能源效率最大化优化仿真验证65-72
  • 4.4.1 UDDS工况下的能源效率优化仿真研究66-69
  • 4.4.2 EUDS工况下的能源效率优化仿真研究69-72
  • 4.5 本章小结72-74
  • 第五章 混合动力汽车复合电源荷电状态预测74-92
  • 5.1 引言74-75
  • 5.2 混合动力汽车电池荷电状态的定义及影响因素75-76
  • 5.3 极限学习机基本原理76-78
  • 5.4 贝叶斯极限学习机基本原理78-79
  • 5.5 混合动力汽车电池SOC预测的BELM方法仿真验证79-87
  • 5.5.1 UDDS工况下的电池SOC预测BELM方法仿真研究80-84
  • 5.5.2 EUDS工况下的电池SOC预测BELM方法仿真研究84-87
  • 5.6 混合动力汽车电池SOC预测的BELM方法实例验证87-91
  • 5.6.1 实例样本数据采集87-88
  • 5.6.2 实例样本数据预处理88-89
  • 5.6.3 实例研究89-90
  • 5.6.4 实例预测模型评价90-91
  • 5.7 本章小结91-92
  • 第六章 混合动力汽车复合电源能量管理系统实验研究92-113
  • 6.1 实验系统总体结构92-93
  • 6.2 实验系统软硬件设计93-102
  • 6.2.1 DC/DC变换器主电路设计93-96
  • 6.2.2 采样电路设计96-99
  • 6.2.3 电源模块设计99-100
  • 6.2.4 实验系统软件设计100-102
  • 6.3 实验验证102-111
  • 6.3.1 脉冲电流负载性能实验研究102-106
  • 6.3.2 不同工况下的供能实验研究106-110
  • 6.3.3 再生制动能量回收实验研究110-111
  • 6.4 本章小结111-113
  • 第七章 总结与展望113-116
  • 7.1 创新性成果总结113-114
  • 7.2 下一步工作展望114-116
  • 参考文献116-129
  • 致谢129-130
  • 攻读博士期间的学术成果130-132


您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

电动汽车SOC利用BP神经网络模型预测方法研究    刘瑞浩;孙玉坤;陈坤华;

IGBT 逆变器吸收电路的研究    徐晓峰,连级三,李风秀

MOSFET的驱动及吸收电路    张文嘉;钟海峰;王剑斌;

基于模糊卡尔曼滤波的HEV氢镍电池SOC估计    李德东;王振臣;郭小星;

混合动力汽车电池管理系统SOC的评价    胡明辉,秦大同,舒红,蒲斌

开关电源的吸收电路    蔡宣三;

混合动力汽车车载复合电源参数匹配及其优化    于远彬;王庆年;王加雪;赵晓旭;

基于ECE法规的电动汽车再生制动控制策略的建模与仿真    赵国柱;杨正林;魏民祥;潘松;孟卫国;

利用双卡尔曼滤波算法估计电动汽车用锂离子动力电池的内部状态    戴海峰;孙泽昌;魏学哲;

基于Matlab的非线性规划问题的求解    唐冲;

电动汽车再生制动若干关键问题研究    赵国柱

考虑再生制动的混合动力轿车能量管理策略及多能源集成控制研究    杨亚娟

非线性规划的可行性控制方法及其应用    邱松强

混合动力汽车用复合电源参数匹配与控制策略研究    于远彬

CVT混合动力汽车再生制动系统前向建模与仿真    邓涛

超级电容辅助动力电动车电源建模与仿真研究    姚佼

电动汽车再生制动能量回馈控制技术研究    刘喜明

混合动力汽车能量回馈制动控制策略的研究    秦正

混合动力电动车电池荷电状态描述方法    吴红杰,齐铂金,郑敏信,陈波,舒伟辉

电动汽车的再生制动控制策略研究及仿真    张林;杜子学;朱海峰;王淑芳;

动力锂电池组管理系统的SOC估算研究    蒋炜;陈立剑;陈方亮;

镍氢电池剩余容量检测系统的研究    陈鸿雁;李山;王培容;

基于径向基函数神经网络的电动汽车动力电池SOC模型    米林;赵孟娜;秦甲磊;吴旋;

基于ADVISOR再生制动力分配控制策略的仿真分析    李岳林;刘乔华;左萃;郭艳花;

对IGBT逆变器吸收电路的改进与仿真    王鹏程;郑建勇;尤鋆;

IGBT逆变器缓冲电路的设计    孙强;周永明;

IGBT的开关过电压保护电路研究    龚斌,贾正春,熊娅俐,许强

MOSFET逆变器缓冲电路仿真分析    孙强,余娟,郑湘渝

基于微型燃气轮机的混合动力电动汽车技术分析    原林;袁春;赵钢;申新楼;薄冲;

高精度脉冲电镀电源    张瑾;黄念慈;赵彦春;吴月涛;

高精度脉冲电镀电源    张瑾;黄念慈;赵彦春;吴月涛;

基于Multisim2001的IGBT电磁暂态分析    钟云;张建成;

超级电容器应用于电动摩托车研究与实现    郭凤仪;杨宁;董讷;

基于动态规划算法的串联混合动力汽车能量管理策略    谢鑫;

基于动态规划算法的串联混合动力汽车能量管理策略    谢鑫;

基于SSI算法的多模态振动信号在线监测仿真    武冬星;叶庆卫;周宇;王晓东;

燃料电池增程式微型电动车制动能量回收研究    周苏;何璐;牛继高;

混合动力客车再生制动协调控制算法研究    贺蓉;郑宏宇;宗长富;

基于混合系统理论的混合动力客车控制策略和参数优化研究    尹安东

HEV锂离子电池组管理关键技术研究    吴铁洲

液压挖掘机并联式混合动力系统控制策略研究    林潇

电动轮汽车制动集成控制策略与复合ABS控制研究    王吉

电源管理系统设计及参数估计策略研究    刘新天

混合动力电动代步车关键技术的研究    李正明

超级电容器用新型电极材料的研究    王新宇

低压配电网有源电力滤波器关键技术研究    于晶荣

静液传动混合动力轮边驱动车辆节能与控制特性研究    王昕

装载机并联液压混合动力系统设计与控制策略研究    石荣玲

用于城市公交车的能量再利用智能控制系统的研制    谢玉录

纯电动大巴磷酸铁锂动力电池监测与SOC估计    陈洪图

混合动力电动汽车再生制动控制策略研究    张宇

纯电动汽车电池管理系统的设计与实现    吴建平

汽车变速器功率完备试验系统设计与控制研究    郭美华

独立太阳能光伏发电用双向DC-DC变换器的全数字化控制    冀维金

电动汽车锂电池剩余电量估计方法的研究    王璐

电动汽车用动力电池电量估计算法研究及硬件实现    赵洪辉

并联式液压混合动力车辆的动力匹配性研究    谢峰

纯电动汽车电液制动系统再生制动控制策略研究    张继红

电动汽车动力蓄电池快速充电关键技术探究    王喜瑜,丁军,周希德

缓速器与行车制动系复合制动稳定性的定量评价    赵国柱;魏民祥;

混合动力电动车电池荷电状态描述方法    吴红杰,齐铂金,郑敏信,陈波,舒伟辉

电动汽车续驶里程及其影响因素的研究    陈勇,孙逢春

BJD6100-EV型电动公交车直流驱动系统研究    孙逢春,杨为琛,张承宁

电动大客车传动系统控制技术研究    林程;陈国强;孟祥;孙逢春;

电动汽车轻量化技术研究    苏楚奇

混合动力电动汽车动力系统选型策略分析    王冬,田光宇,陈全世

无级变速汽车性能要求的液压控制实现    王红岩,秦大同,张伯英,裘熙定

混合动力汽车控制策略研究进展    欧健;张勇;陈宝;邓国红;张志远;

纯电池电动客车超级电容器系统匹配和控制策略研究    孙立清;陈伟;白文杰;常玉华;孙逢春;

混合动力电动汽车制动能量回馈系统分析    殷承良;彭栋;

插电式混合动力电动汽车能量管理策略研究    张冰战

混合动力客车整车控制策略及总成参数匹配研究    刘明辉

过滤技术和非单调技术在数值优化问题中的结合与应用    缪卫华

基于机械自动变速的轻度混合动力传动系统综合控制研究    叶明

混合动力汽车制动能量回收与ABS集成控制研究    彭栋

CVT轻度混合动力汽车能量管理策略研究    胡明辉

混合动力客车集成一体化启动—发电机技术(ISG)与监控系统研究    龚依民

车载复合电源设计理论与控制策略研究    于远彬

非单调技术与过滤集技术在最优化和非光滑方程组中的应用    杨正豪

CVT混合动力系统再生制动综合控制研究    杨阳

混合动力汽车NiMH蓄电池能量管理系统研究    胡明辉

基于纯电动汽车的制动能量回收系统的研究与实现    刘博

并联混合动力汽车传动系统建模及控制策略研究    于俊伟

超级电容蓄电池复合电源的研究与仿真    张靖

电动汽车前向仿真研究    陈飚

电动汽车蓄电池性能仿真与试验    刘磊

混合动力城市客车正向建模及仿真软件研究    张威

轻度混合动力汽车再生制动系统建模与仿真    詹迅

基于超级电容的车辆制动能量回收系统的仿真研究    薛小军

具有自主知识产权的车用防抱死制动系统(ABS)控制器研制    马瑾

超级电容器在直流电源系统中的应用    刘建新

新型贮能单元超级电容器    桂长清

超级电容器    

超级电容器材料研究的辩证思维    文建国,周震涛,文衍宣

超级电容器应用设计    李荐,钟晖,钟海云,戴艳阳,温俊杰

超级电容器简介    Bobby Maher;

超级电容器在汽车启动中的应用    王鑫;

替代能源中的超级电容器介绍    Matt Reynolds;

超级电容器电极材料的研究现状与发展    陈新丽;李伟善;

超级电容器串联应用中的均压问题以及解决途径    常建中;

新型超级电容器纳米电极材料的研究    马衍伟;张熊;余鹏;陈尧;

超级电容器电极材料的最新研究进展    张易宁;何腾云;

聚苯乙烯基层次孔碳的活化及其在超级电容器中的应用    钟辉;曾庆聪;吴丁财;符若文;

扣式超级电容器组的研制    赵家昌;赖春艳;戴扬;解晶莹;

超级电容器与通信备用电源    单既成;陈维英;

单层石墨用作超级电容器的研究    王燕;吴英鹏;黄毅;马延风;陈永胜;

超级电容器电极材料的设计、制备及性质研究    赵健伟;倪文彬;王登超;黄忠杰;

基于薄液层反应的新型超级电容器——多孔碳电极材料的影响    张琦;郑明森;董全峰;田昭武;

新型超级电容器石墨烯电极材料的研究    马衍伟;

超级电容器二氧化锰电极材料的研究进展    刘不厌;彭乔;孙玥;

超级电容器:正在升起的新兴行业    赵文

超级电容器产业化脚步加快 市场前景广阔    国际电气电子工程师学会高级会员 于凌宇

超级电容器专利预警分析    许柏松

天津力神:打破超级电容器技术垄断    

高能镍碳超级电容器诞生记    本报记者 宗宝泉 通讯员 应明阳

超级电容器在电动汽车中的应用    山西 刘红强 编译

超级电容器的原理与功能    云南 徐军艺 编译

美用黏土开发出高温超级电容器    常丽君

超级电容器研发的进展    辽宁 张应建 编译

超级电容器的分类与优缺点    贵州 周威 编译

超级电容器模块化技术的研究    李海东

碳基超级电容器单体性能相关理论与应用技术研究    孙谊

智能超级电容器    陈旭丽

混合动力汽车复合电源捅量管理系统研究    王琪

混合储能系统在含风电电网中的应用研究    王利猛

混合型超级电容器关键材料的设计及器件构造    申来法

混合型超级电容器的建模与制备研究    宋金岩

超级电容器用新型电极材料的研究    王新宇

混合型超级电容器的相关理论和实验研究    张莉

超级电容器直流储能系统分析与控制技术的研究    张慧妍

超级电容器电源模块电压均衡技术及结构参数设计的研究    邓欢欢

超级电容器串并联技术的研究    张彬

超级电容器直流电源的研制及应用    范伟

超级电容器电压均衡系统的研究    张宁

超级电容器的性能研究与状态分析    金英华

印制式石墨烯基微型超级电容器的研究    肖毓秀

过渡金属氧化物电极材料的制备及电化学储能性能的研究    李陆

氧化镍电极的多孔化构筑及电化学性能    黄美玲

α相钴氢氧化物的可控制备及其超级电容性能    刘岚

高性能镍基超级电容器电极材料的制备研究    王兰