雙能量源純電動(dòng)汽車能量管理的模糊控制研究

【摘要】：隨著能源短缺與環(huán)境惡化問(wèn)題的日愈突出,各國(guó)都加大了對(duì)新能源汽車研究的力度。在這種背景下,零排放、無(wú)污染的純電動(dòng)汽車成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。但以動(dòng)力電池作為能量源的純電動(dòng)汽車存在比功率低、充電時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題,一直受限于電池技術(shù)而使得純電動(dòng)汽車得不到較快的發(fā)展。而另一種儲(chǔ)能元件--超級(jí)電容,它的功率存儲(chǔ)密度高,充放電特性好,但是其自身的比能量卻很小,使得超級(jí)電容不能作為單一電源為純電動(dòng)汽車提供動(dòng)力。因此,本文將高比能量的動(dòng)力電池和大比功率的超級(jí)電容復(fù)合使用,通過(guò)設(shè)計(jì)合理的雙能量源結(jié)構(gòu),建立高效的能量管理策略,充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì),來(lái)解決目前動(dòng)力電池純電動(dòng)汽車的不足。本文首先對(duì)雙能量源純電動(dòng)汽車的電源系統(tǒng)進(jìn)行選擇,對(duì)電源系統(tǒng)各部件的特性進(jìn)行分析,構(gòu)建合理的電源結(jié)構(gòu),并對(duì)電源系統(tǒng)各部件進(jìn)行建模和搭建好雙能量源純電動(dòng)汽車能源系統(tǒng)的仿真模型;基于模糊控制理論設(shè)計(jì)模糊控制策略對(duì)雙能量源純電動(dòng)汽車進(jìn)行能量管理,在MATLAB中設(shè)計(jì)模糊控制器并建立相應(yīng)的控制模塊,利用ADVISOR軟件對(duì)雙能量源純電動(dòng)汽車和單一電源鋰電池純電動(dòng)汽車在CYC_UDDS和CYC_US06兩種工況下進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果表明,雙能量源系統(tǒng)不僅能提高鋰電池的充放電效率,減少鋰電池的循環(huán)使用次數(shù),起到保護(hù)鋰電池的作用,還能回收更多的再生制動(dòng)能量,延長(zhǎng)續(xù)駛里程。然后在雙能量源系統(tǒng)模糊控制器的基礎(chǔ)上,以輸出隸屬函數(shù)和模糊規(guī)則為優(yōu)化對(duì)象,以車輛的能量消耗率和制動(dòng)能量回收率為優(yōu)化目標(biāo),建立雙能量源系統(tǒng)優(yōu)化模型,利用粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化;在MATLAB中編寫粒子群優(yōu)化程序,聯(lián)合ADVISOR軟件對(duì)優(yōu)化前后的模糊控制器在CYC_UDDS和CYC_US06兩種工況下進(jìn)行仿真分析,仿真結(jié)果表明,優(yōu)化后車輛在兩種工況下的能量消耗率都有小幅度的降低,并且能更高效的回收制動(dòng)能量,提高車輛的經(jīng)濟(jì)性。 【關(guān)鍵詞】：雙能量源 超級(jí)電容 模糊控制 粒子群算法優(yōu)化 ADVISOR
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)安大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 選題背景和研究意義9
• 1.2 電動(dòng)汽車的發(fā)展概況9-10
• 1.3 雙能量源國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11
• 1.4 控制策略研究現(xiàn)狀11-12
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容12-13
• 第二章 雙能量源純電動(dòng)汽車電源系統(tǒng)的選擇與特性分析13-19
• 2.1 動(dòng)力電池的選擇13-14
• 2.2 磷酸鐵鋰電池的特性分析14-17
• 2.2.1 鋰電池的充放電特性14-16
• 2.2.2 鋰電池的容量特性16
• 2.2.3 鋰電池的內(nèi)阻特性16-17
• 2.3 超級(jí)電容特性分析17-18
• 2.4 本章小結(jié)18-19
• 第三章 雙能量源純電動(dòng)汽車的電源結(jié)構(gòu)與建模19-28
• 3.1 雙能量源純電動(dòng)汽車的電源結(jié)構(gòu)19-20
• 3.2 雙能量源純電動(dòng)汽車的工作模式分析20-22
• 3.3 雙能量源純電動(dòng)汽車的功率需求分析22-23
• 3.4 電源系統(tǒng)各部件建模23-27
• 3.4.1 鋰離子電池的建模23-24
• 3.4.2 超級(jí)電容的建模24-25
• 3.4.3 功率總線模型25-26
• 3.4.4 雙能量源純電動(dòng)汽車能源系統(tǒng)的仿真模型26-27
• 3.5 本章小結(jié)27-28
• 第四章 雙能量源系統(tǒng)模糊控制的研究28-44
• 4.1 模糊控制理論簡(jiǎn)介28-29
• 4.2 模糊控制器的結(jié)構(gòu)29-30
• 4.3 模糊控制策略設(shè)計(jì)30
• 4.4 模糊邏輯控制器的設(shè)計(jì)30-38
• 4.4.1 輸入輸出隸屬函數(shù)的確定31-32
• 4.4.2 論域和模糊子集的確定32-35
• 4.4.3 模糊規(guī)則的設(shè)計(jì)35-38
• 4.5 ADVISOR聯(lián)合仿真38-40
• 4.6 仿真參數(shù)的設(shè)定40
• 4.7 仿真結(jié)果分析40-43
• 4.8 本章小結(jié)43-44
• 第五章 基于粒子群算法優(yōu)化模糊控制器44-50
• 5.1 粒子群算法的起源44
• 5.2 粒子群算法的描述44-45
• 5.3 雙能量源系統(tǒng)優(yōu)化模型的建立45-47
• 5.3.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的確定45-46
• 5.3.2 優(yōu)化約束條件的確定46-47
• 5.3.3 優(yōu)化求解的數(shù)學(xué)模型47
• 5.4 粒子群算法優(yōu)化模糊控制器的求解47-48
• 5.5 優(yōu)化前后對(duì)比分析48-49
• 5.6 本章小結(jié)49-50
• 結(jié)論與展望50-52
• 結(jié)論50
• 展望50-52
• 參考文獻(xiàn)52-55
• 致謝55

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