基于鋰離子動(dòng)力電池的純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)控制策略與優(yōu)化

【摘要】：具有低噪聲、零排放和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)的純電動(dòng)汽車，是汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。由于受到當(dāng)前電池本體技術(shù)的影響，純電動(dòng)汽車的車載能量有限，其行駛里程遠(yuǎn)達(dá)不到燃油車的水平，而優(yōu)秀的能量管理系統(tǒng)控制策略，可以一定程度上解決這個(gè)瓶頸問題。目前主要的控制策略有兩種：一是降低整車能量使用率法，只保留車輛行駛必需的高壓負(fù)載，把有限的功率全部分配到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。二是提高電池使用效率法，它通過熱管理系統(tǒng)的使用，一直把電池控制在高效能區(qū)間。對(duì)于方法一，雖然可以最大程度上節(jié)約行車過程中的電能消耗，但由于缺少電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，長(zhǎng)時(shí)間的高溫會(huì)加速電池的老化，從而會(huì)影響整車的經(jīng)濟(jì)性能。對(duì)于方法二，最常用的是門限值控制法，它雖然控制策略簡(jiǎn)單穩(wěn)定，但由于控制規(guī)則固定，不能最優(yōu)地解決功率分配問題，從而影響整車的動(dòng)力性能。 為解決上述問題，本文在國(guó)家發(fā)改委及工信部項(xiàng)目純電動(dòng)汽車電子電器研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化和吉林省科技廳項(xiàng)目快速充電電動(dòng)汽車的整車控制器研究開發(fā)項(xiàng)目的資助下，以鋰離子動(dòng)力電池為研究主線，對(duì)純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究： 1.針對(duì)常用的動(dòng)力電池等效電路模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析，找到了影響模型精度的主要因素，設(shè)計(jì)了RC-H電池等效電路模型，并對(duì)其進(jìn)行了參數(shù)辨識(shí)與有效性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 2.設(shè)計(jì)了基于RC-H電池等效電路模型及參數(shù)，應(yīng)用卡爾曼濾波原理，通過對(duì)安時(shí)積分法的校正和優(yōu)化，估算電池荷電狀態(tài)的方法。最后通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了方法的收斂性與平穩(wěn)性，并驗(yàn)證了估算精度。 3.設(shè)計(jì)了基于RC-H電池等效電路模型的電池功率狀態(tài)估計(jì)方法，并通過一致性參數(shù)，將單體電池模型擴(kuò)展到電池組的應(yīng)用中。最后通過實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了方法在單體和電池組功率預(yù)估中的有效性。 4.通過分析純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)的功率流關(guān)系，引入了能量管理系統(tǒng)功率分配系數(shù)，提出了能量管理系統(tǒng)控制目標(biāo)，制定了基于模糊邏輯的純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)控制策略。并通過相同工況下的不同控制策略對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了方法具有良好的經(jīng)濟(jì)性能和動(dòng)力性能。 5.在模糊控制策略的基礎(chǔ)之上，提出了一種優(yōu)化方案。它以動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論為指導(dǎo)依據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，調(diào)整模糊控制器輸出參數(shù)，使整車的能量損失之和達(dá)到最小。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該優(yōu)化方法可以進(jìn)一步提高電池使用效率。 最后，總結(jié)了本文的研究?jī)?nèi)容，并對(duì)本文的研究結(jié)果與上市的幾種純電動(dòng)汽車做了對(duì)標(biāo)分析，同時(shí)對(duì)未來的研究方向寄予了展望。 【關(guān)鍵詞】：自動(dòng)控制技術(shù) 純電動(dòng)汽車 能量管理系統(tǒng) 荷電狀態(tài) 功率狀態(tài) 模糊控制 動(dòng)態(tài)規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究問題的提出與研究意義12-19
• 1.2.1 純電動(dòng)汽車的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 純電動(dòng)汽車能量源的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.2.3 純電動(dòng)汽車能量源存在的問題18-19
• 1.3 本文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)安排19-22
• 第二章 鋰離子電池等效電路模型建模與驗(yàn)證22-39
• 2.1 引言22-25
• 2.2 典型電池等效電路模型分析25-31
• 2.3 RC-H 等效電路模型的建立與辨識(shí)31-36
• 2.3.1 電池模型的開路電壓獲取31-32
• 2.3.2 模型的基本參數(shù)識(shí)別32-36
• 2.4 RC-H 電池等效電路模型的驗(yàn)證分析36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第三章 鋰離子動(dòng)力電池的荷電狀態(tài)估計(jì)39-49
• 3.1 引言39-42
• 3.1.1 電池 SOC 的影響因素39-40
• 3.1.2 常用 SOC 的估計(jì)方法40-42
• 3.2 基于 RC-H 模型的荷電狀態(tài)估計(jì)方法42-45
• 3.3 估計(jì)方法實(shí)驗(yàn)分析與驗(yàn)證45-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 鋰離子動(dòng)力電池的功率狀態(tài)估計(jì)49-60
• 4.1 引言49-51
• 4.2 基于 RC-H 模型的功率狀態(tài)估計(jì)方法51-55
• 4.2.1 功率估計(jì)方法的理論計(jì)算52-53
• 4.2.2 功率估計(jì)方法的參數(shù)獲取53-55
• 4.3 估計(jì)方法試驗(yàn)分析與驗(yàn)證55-59
• 4.4 本章小結(jié)59-60
• 第五章 基于模糊邏輯的能量管理系統(tǒng)控制策略60-80
• 5.1 引言60-61
• 5.2 能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成與控制問題描述61-64
• 5.2.1 純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功率流分析62-63
• 5.2.2 常用純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)控制策略分析63-64
• 5.2.3 純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)控制指標(biāo)64
• 5.3 基于模糊邏輯的能量管理系統(tǒng)控制策略設(shè)計(jì)64-73
• 5.3.1 模糊控制器的隸屬度函數(shù)制定65-67
• 5.3.2 模糊控制器的模糊規(guī)則制定67-68
• 5.3.3 模糊控制器的建模與仿真驗(yàn)證68-70
• 5.3.4 基于模糊邏輯的能量管理系統(tǒng)控制策略的求解過程70-72
• 5.3.5 控制策略的仿真模型與驗(yàn)證72-73
• 5.4 控制策略實(shí)驗(yàn)分析與驗(yàn)證73-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 第六章 基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的能量管理系統(tǒng)優(yōu)化方法80-89
• 6.1 引言80-81
• 6.2 基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的能量管理系統(tǒng)優(yōu)化方法設(shè)計(jì)81-87
• 6.2.1 動(dòng)態(tài)規(guī)劃優(yōu)化問題的描述81-83
• 6.2.2 動(dòng)態(tài)規(guī)劃優(yōu)化目標(biāo)與求解83-84
• 6.2.3 動(dòng)態(tài)規(guī)劃優(yōu)化方法的驗(yàn)證84-86
• 6.2.4 基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的能量管理系統(tǒng)優(yōu)化方法的求解過程86-87
• 6.3 優(yōu)化方法實(shí)驗(yàn)分析與驗(yàn)證87
• 6.4 本章小結(jié)87-89
• 第七章 全文總結(jié)及工作展望89-96
• 7.1 研究成果的對(duì)標(biāo)分析89-93
• 7.2 研究工作總結(jié)93-94
• 7.3 論文的創(chuàng)新點(diǎn)94-95
• 7.4 進(jìn)一步工作展望95-96
• 參考文獻(xiàn)96-109
• 攻讀博士學(xué)位期間的研究成果109-110
• 作者在讀期間參與的科研項(xiàng)目110-111
• 致謝111-112
• 常用縮寫112-113
• 數(shù)學(xué)符號(hào)與術(shù)語描述113

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電池SOC估算策略研究    李貴海

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電動(dòng)汽車離我們有多遠(yuǎn)    田子;

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電動(dòng)汽車復(fù)仇記    金科;

比亞迪放飛電動(dòng)汽車夢(mèng)想    肖蘭;

電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化:在求索中前行    師曉霞;

突破產(chǎn)業(yè)桎梏——論電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)化    李喜超;

益茂——中國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)“領(lǐng)跑者”    王文軍;

游過方知水深淺,走過才懂路艱險(xiǎn)——在希望與困境中穿梭的中國(guó)電動(dòng)汽車    朝陽;

中大青山純電動(dòng)汽車突破續(xù)航500公里大關(guān)    路智軍;

細(xì)分市場(chǎng)純電動(dòng)汽車研發(fā)與推廣    徐占林;

純電動(dòng)汽車泊車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)    胡杰強(qiáng);王智晶;

純電動(dòng)汽車研究與開發(fā)    李年根;

純電動(dòng)汽車泊車?yán)走_(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)    胡杰強(qiáng);王智晶;

純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力參數(shù)選型淺探    徐戰(zhàn)林;李博;

鋅-空氣動(dòng)力電池在純電動(dòng)汽車上的應(yīng)用前景    徐舟;唐有根;唐廣笛;

純電動(dòng)汽車自動(dòng)同步換擋系統(tǒng)設(shè)計(jì)    張進(jìn);沈安文;

基于STM32純電動(dòng)汽車電驅(qū)控制研究    胡偉明;

純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池電解液的研究進(jìn)展    王健;廖紅英;李冰川;楊光;王磊;孟蓉;

重慶公交發(fā)展純電動(dòng)汽車的一次嘗試    廖濤;

走出純電動(dòng)汽車的技術(shù)誤區(qū)    王海蘊(yùn)

國(guó)內(nèi)首款純電動(dòng)汽車上市    應(yīng)子

康迪純電動(dòng)汽車快速“駛”向美國(guó)    記者 吉明亮　李根榮

金華汽車產(chǎn)業(yè)瞄準(zhǔn)新增長(zhǎng)點(diǎn)純電動(dòng)汽車發(fā)展前景很誘人    首席記者 徐朝暉　通訊員 方意軍

小型純電動(dòng)汽車“十二五”將獲大力扶持    本報(bào)記者 于丹

純電動(dòng)汽車急需“國(guó)標(biāo)”    本報(bào)記者 楊秦

純電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)在我市取得重大突破    記者 孫鵬

純電動(dòng)汽車 前景看好瓶頸待破    本報(bào)記者 薛秀泓

應(yīng)著力發(fā)展純電動(dòng)汽車    媒體評(píng)論員 陳健敏

自主研發(fā)的陸地方舟純電動(dòng)汽車上路    本報(bào)記者 王梓函

純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)能量回收控制策略研究    汪貴平

純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配及整車控制策略研究    周飛鯤

純電動(dòng)汽車動(dòng)力總成系統(tǒng)匹配技術(shù)研究    黃萬友

基于鋰離子動(dòng)力電池的純電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)控制策略與優(yōu)化    董冰

基于兩檔雙離合器自動(dòng)變速器的純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)與換檔控制技術(shù)研究    宋勇道

基于純電動(dòng)轎車的兩檔雙離合器式自動(dòng)變速器控制技術(shù)研究    陸中華

純電動(dòng)汽車電液復(fù)合再生制動(dòng)研究    劉志強(qiáng)

純電動(dòng)汽車能量管理關(guān)鍵技術(shù)問題的研究    石慶升

純電動(dòng)汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)機(jī)理研究與設(shè)計(jì)    曾群

純電動(dòng)轎車動(dòng)力總成控制系統(tǒng)的研究    張毅

純電動(dòng)汽車控制器設(shè)計(jì)與開發(fā)    魯盼

純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)研究    史駿

我國(guó)純電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展：前景展望及策略選擇    張明

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小型純電動(dòng)汽車購(gòu)買意愿影響因素研究    吳勝男

基于消費(fèi)者視角的純電動(dòng)汽車購(gòu)買決策影響因素及市場(chǎng)化研究    李美霞

純電動(dòng)汽車高壓電安全管理系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)    宋炳雨

純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)特性分析與控制    任亞輝

雙能量源純電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)與再生制動(dòng)控制策略研究    張亞軍

純電動(dòng)汽車整車性能建模與仿真    姚海峰