純電動汽車復(fù)合電源再生制動與能量管理研究

【摘要】：在石油資源日益枯竭和環(huán)境污染加劇的大環(huán)境下,純電動汽車憑借其效率高和污染小等優(yōu)點,成為目前最具發(fā)展?jié)摿Φ男履茉雌囍?。在頻繁加速和制動的城市工況下,純電動汽車中的電機可以充分發(fā)揮再生制動功能,對制動能量進(jìn)行回收再利用,提高運行效率,延長汽車?yán)m(xù)駛里程。單一鉛酸蓄電池儲能系統(tǒng)存在功率密度低的缺點,啟動、加速和再生制動工況中很難滿足電動汽車的大功率充放電需求,影響鉛酸蓄電池使用壽命和效率。因此,需要增加一套功率密度更大的輔助儲能裝置來彌補單一鉛酸蓄電池供電的不足。超級電容是一種功率密度高、充放電速度快以及使用壽命長的新型儲能裝置,與鉛酸蓄電池組成復(fù)合電源儲能裝置可實現(xiàn)優(yōu)勢互補,顯著改善電動汽車儲能系統(tǒng)性能。本文對純電動汽車再生制動系統(tǒng)及復(fù)合電源能量管理關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究。首先,本文在分析鉛酸蓄電池和超級電容工作特性的基礎(chǔ)上,確定本文所用復(fù)合電源結(jié)構(gòu),并進(jìn)行參數(shù)匹配。對永磁直流電機驅(qū)動下的再生制動系統(tǒng)進(jìn)行理論分析,依據(jù)ECE制動法規(guī)和電機最大再生制動力,提出分段式前、后輪制動力分配方案,提高制動能量的回收效率;分別研究再生制動過程中鉛酸蓄電池和超級電容充電回路控制方法,以保障制動能量回收的安全性和快速性。在MATLAB中建模仿真,分別驗證制動力分配方案和充電控制方法的有效性。其次,對ADVISOR軟件中汽車模型進(jìn)行二次開發(fā),包括中國典型城市工況的添加和車載復(fù)合電源模塊的修改。針對頻繁加減速工況下超級電容端電壓降落較快的問題,在分析復(fù)合電源功率需求基礎(chǔ)上,提出基于車速修正的模糊控制策略對復(fù)合電源能量進(jìn)行分配。在ADVISOR中建模仿真,仿真結(jié)果表明車速修正模糊控制能更好地優(yōu)化鉛酸蓄電池充放電電流,延長鉛酸蓄電池使用壽命。最后,搭建小功率復(fù)合電源能量管理實驗系統(tǒng),對系統(tǒng)硬件電路和軟件進(jìn)行設(shè)計和測試。對復(fù)合電源系統(tǒng)進(jìn)行實驗研究,實驗結(jié)果驗證了所選復(fù)合電源結(jié)構(gòu)在脈沖負(fù)載下的實用性以及所提能量分配策略的優(yōu)越性。 【關(guān)鍵詞】：純電動汽車 復(fù)合電源 再生制動 能量管理
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國外純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)純電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3 車載復(fù)合電源研究動態(tài)13-15
• 1.3.1 車載復(fù)合電源國外研究動態(tài)13-14
• 1.3.2 車載復(fù)合電源國內(nèi)研究動態(tài)14-15
• 1.4 再生制動領(lǐng)域研究動態(tài)15-16
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 復(fù)合電源核心部件分析與參數(shù)匹配18-35
• 2.1 鉛酸蓄電池工作原理及特性分析18-21
• 2.1.1 常見車用蓄電池18-19
• 2.1.2 鉛酸蓄電池工作原理19
• 2.1.3 鉛酸蓄電池工作特性19-21
• 2.2 超級電容工作原理及特性分析21-25
• 2.2.1 超級電容工作原理21-23
• 2.2.2 超級電容特性分析23-24
• 2.2.3 超級電容均壓技術(shù)24-25
• 2.3 車載復(fù)合電源結(jié)構(gòu)分析25-27
• 2.4 復(fù)合電源功率變換器結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵參數(shù)計算27-32
• 2.4.1 復(fù)合電源功率變換器結(jié)構(gòu)27-28
• 2.4.2 雙向DC/DC變換器關(guān)鍵參數(shù)計算28-32
• 2.5 車載復(fù)合電源參數(shù)匹配32-34
• 2.5.1 鉛酸電池參數(shù)匹配32-33
• 2.5.2 超級電容參數(shù)匹配33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 復(fù)合電源型純電動汽車再生制動系統(tǒng)研究35-54
• 3.1 再生制動能量回收影響因素35-37
• 3.2 再生制動過程理論分析37-40
• 3.2.1 永磁直流電機運行狀態(tài)37-39
• 3.2.2 永磁直流電機再生制動理論分析39-40
• 3.3 電動汽車制動力分配方案40-49
• 3.3.1 傳統(tǒng)汽車制動力分配方案41-43
• 3.3.2 基于ECE制動法規(guī)的分段式制動力分配方案43-46
• 3.3.3 分段式制動力分配方案仿真與結(jié)果分析46-49
• 3.4 車載復(fù)合電源再生制動控制方法研究49-53
• 3.4.1 蓄電池充電回路控制方法研究與仿真分析49-51
• 3.4.2 超級電容充電回路控制方法研究與仿真分析51-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第四章 復(fù)合電源能量管理系統(tǒng)控制策略與仿真分析54-73
• 4.1 電動汽車仿真軟件ADVISOR54-58
• 4.1.1 ADVISOR軟件簡介54-55
• 4.1.2 ADVISOR二次開發(fā)55-58
• 4.2 車載復(fù)合電源功率需求分析58-60
• 4.3 車載復(fù)合電源模糊控制策略研究60-63
• 4.3.1 模糊控制理論簡介60-61
• 4.3.2 車載復(fù)合電源模糊控制器設(shè)計61-63
• 4.4 基于車速修正的模糊控制策略63-66
• 4.4.1 控制策略參數(shù)分析63-65
• 4.4.2 車速修正型模糊控制分析與建模65-66
• 4.5 電動汽車整車仿真分析與控制策略性能評價66-72
• 4.5.1 電動汽車整車仿真與結(jié)果分析67-70
• 4.5.2 車速修正模糊控制策略性能評價70-72
• 4.6 本章小結(jié)72-73
• 第五章 復(fù)合電源能量管理系統(tǒng)軟硬件設(shè)計與實驗研究73-87
• 5.1 復(fù)合電源能量管理系統(tǒng)硬件電路設(shè)計73-77
• 5.1.1 雙向DC/DC變換器電路設(shè)計73-74
• 5.1.2 信號采樣電路與輔助電源設(shè)計74-77
• 5.2 復(fù)合電源能量管理系統(tǒng)軟件設(shè)計77-79
• 5.3 復(fù)合電源實驗系統(tǒng)組成方案79-80
• 5.4 復(fù)合電源實驗系統(tǒng)性能驗證80-86
• 5.4.1 雙向DC/DC變換器性能測試80-82
• 5.4.2 電壓電流采樣電路性能測試82-83
• 5.4.3 脈沖負(fù)載下復(fù)合電源實驗驗證83-84
• 5.4.4 車速修正模糊控制下復(fù)合電源實驗驗證84-86
• 5.5 本章小結(jié)86-87
• 第六章 總結(jié)與展望87-89
• 6.1 全文總結(jié)87-88
• 6.2 工作展望88-89
• 參考文獻(xiàn)89-94
• 致謝94-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)成果95

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