純電動汽車雙能量源系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真研究

【摘要】：電動汽車將是未來汽車發(fā)展的主導(dǎo)方向,我國也將電動汽車項(xiàng)目作為“十二五”及“863”項(xiàng)目重要內(nèi)容。純電動汽車具有高效、低噪聲、零排放等顯著優(yōu)點(diǎn),在環(huán)保和節(jié)能方面具有不可比擬的優(yōu)勢。迄今為止,徐駛里程不足仍是制約純電動汽車商業(yè)化的瓶頸。為實(shí)現(xiàn)有限能量源的充分利用,提高驅(qū)動系統(tǒng)效率及再生制動回收是目前迫切需要解決的問題。在此背景下,本文以“純電動汽車關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及核心零部件產(chǎn)業(yè)化開發(fā)”項(xiàng)目為依托,在高效電驅(qū)動系統(tǒng)、再生制動能量回收、雙能量源存儲系統(tǒng)和優(yōu)化控制策略等方面通過理論推導(dǎo)、仿真驗(yàn)證獲得純電動汽車的研制依據(jù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù),為高性能純電動汽車的開發(fā)提供理論基礎(chǔ)和工程經(jīng)驗(yàn)。論文的研究工作及主要創(chuàng)新點(diǎn)包括： 1.根據(jù)超級電容加雙向DC/DC功率變換器與鋰離子動力電池組并聯(lián)的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了雙能量源系統(tǒng)主回路的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并對其工作狀態(tài)進(jìn)行了詳細(xì)分析,以滿足純電動汽車對能量密度和功率密度的雙重要求。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)整車的性能要求和配置情況,分別從能量和功率密度角度對雙能量源系統(tǒng)的動力電池、超級電容單體串并聯(lián)結(jié)構(gòu)及各節(jié)容量進(jìn)行了理論計(jì)算和匹配設(shè)計(jì)；利用擴(kuò)展的ADVISOR仿真軟件對雙能量源的匹配參數(shù)進(jìn)行仿真優(yōu)化及結(jié)果校驗(yàn),滿足純電動汽車對雙能量源系統(tǒng)的要求。 2.根據(jù)純電動汽車的不同工作狀態(tài),設(shè)計(jì)了雙向DC/DC功率變換器模糊控制策略,在電動運(yùn)行狀態(tài)下以“穩(wěn)壓”為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)超級電容和電池組的輸出電壓相匹配；在制動運(yùn)行狀態(tài)下以“穩(wěn)流”為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)對超級電容和電池組的橫流充電；建立了電池、超級電容等各模塊的Matlab仿真模型。 3.針對雙能量源純電動汽車的能量管控問題,提出了能量管理的模糊控制策略,并從整車經(jīng)濟(jì)性、動力性、能量源效率和制動能量回收效率四個角度進(jìn)行仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明,模糊控制策略可以合理分配電池組和超級電容的輸出功率,提高整車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。 4.對ADVISOR仿真軟件進(jìn)行二次開發(fā),獲得了界面友好且適合雙能量源電動汽車仿真平臺,克服了ADVISOR軟件不能對雙能量源純電動汽車進(jìn)行性能仿真。結(jié)合典型循環(huán)工況,對雙能量源純電動汽車及其控制策略進(jìn)行性能仿真,仿真結(jié)果表明雙能量源純電動的經(jīng)濟(jì)性和動力性都得到了提高。 【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 雙能量源系統(tǒng) ADVISOR 模糊控制策略
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致謝8-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 引言14-19
• 1.1.1 電動汽車定義與分類15-18
• 1.1.2 蓄電池純電動汽車發(fā)展優(yōu)勢18-19
• 1.2 純電動汽車國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.1 國外純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀19-20
• 1.2.2 國內(nèi)純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀20-22
• 1.3 車載純電動復(fù)合能量源系統(tǒng)研究現(xiàn)狀22-24
• 1.4 課題來源、意義及主要研究內(nèi)容24-26
• 1.4.1 課題來源24
• 1.4.2 課題研究目的意義24-25
• 1.4.3 本文主要研究內(nèi)容25-26
• 第二章 鋰電池組-超級電容雙能量源系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)26-42
• 2.1 鋰電池—超級電容雙能量源系統(tǒng)匹配結(jié)構(gòu)26-30
• 2.1.1 鋰電池組/超級電容并聯(lián)匹配結(jié)構(gòu)分析26-27
• 2.1.2 匹配結(jié)構(gòu)的選擇27-29
• 2.1.3 雙能量源系統(tǒng)的工作模式分析29-30
• 2.2 復(fù)合能量源存儲系統(tǒng)主回路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-33
• 2.2.1 雙能量源系統(tǒng)主回路拓?fù)湓O(shè)計(jì)30
• 2.2.2 主回路工作原理分析30-33
• 2.3 鋰電池組—超級電容雙能量源系統(tǒng)參數(shù)匹配33-41
• 2.3.1 雙能量源系統(tǒng)參數(shù)理論測算33-39
• 2.3.2 基于理論參數(shù)計(jì)算的復(fù)合電源匹配分布形式39-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 第三章 雙能量源系統(tǒng)仿真模型與控制策略42-59
• 3.1 復(fù)合能量源系統(tǒng)仿真模型平臺42-43
• 3.1.1 車輛仿真平臺概述42-43
• 3.1.2 ADVISOR汽車仿真軟件43
• 3.2 鋰電池—超級電容復(fù)合能量源系統(tǒng)建模43-54
• 3.2.1 鋰離子電池仿真模型43-48
• 3.2.2 超級電容電池的仿真模型48-49
• 3.2.3 雙向DC/DC功率變換器數(shù)學(xué)模型49-54
• 3.3 動力電池—超級電容系統(tǒng)模型功率需求分析54
• 3.3.1 復(fù)合電源系統(tǒng)的功率需求模型54
• 3.3.2 電池組—超級電容復(fù)合電源功率分配54
• 3.4 電池組—超級電容復(fù)合電源控制策略54-58
• 3.4.1 復(fù)合電源的模糊邏輯控制策略原理55-56
• 3.4.2 復(fù)合電源系統(tǒng)模糊邏輯控制器設(shè)計(jì)56-58
• 3.5 本章小結(jié)58-59
• 第四章 基于ADVISOR的雙能量源純電動汽車仿真59-79
• 4.1 ADVISOR的混合仿真方法59-61
• 4.1.1 ADVISOR軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)59
• 4.1.2 ADVISOR的混合仿真方法59-60
• 4.1.3 ADVISOR仿真參數(shù)設(shè)置與運(yùn)行流程60-61
• 4.2 基于電動汽車復(fù)合能量源的ADVISOR二次開發(fā)61-68
• 4.2.1 搭建動力電池—超級電容純電動汽車整車Simulink模型61-62
• 4.2.2 建立BD_EV_Bat_Cap車輛模型配置文件62-65
• 4.2.3 鋰電池組與超級電容的自動匹配65-68
• 4.3 動力電池—超級電容純電動汽車仿真與結(jié)果分析68-78
• 4.3.1 車輛仿真循環(huán)工況68-72
• 4.3.2 動力性能仿真結(jié)果對比分析72-75
• 4.3.3 CYC-UDDS工況下各模塊仿真曲線分析75-78
• 4.4 本章小結(jié)78-79
• 第五章 總結(jié)與展望79-81
• 5.1 全文總結(jié)79-80
• 5.2 研究展望80-81
• 參考文獻(xiàn)81-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文84

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