能量管理研究現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)資料

1、純電動(dòng)汽車能量管理研究現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)摘要 : 在當(dāng)今社會(huì)能源和環(huán)境已成為阻礙發(fā)展的兩大問題，純電動(dòng)汽車的開發(fā)越來越受到重視，能量管理（ems策略是純電動(dòng)汽車的核心技術(shù) , 是實(shí)現(xiàn)車輛經(jīng)濟(jì)性和清潔環(huán)保性的關(guān)鍵，只有充分了解不同動(dòng)力源工作原理及工作特性, 合理利用各種動(dòng)力源， 采取有效的能量分配方法， 提高動(dòng)力系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率， 設(shè)計(jì)合理的新型能量管理策略，尋求準(zhǔn)確的動(dòng)力電池soc古計(jì)方法，設(shè)計(jì)有效的再生制動(dòng)控制策 略。本文主要介紹了純電動(dòng)汽車以及能量管理的研究現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)。關(guān)鍵詞：純電動(dòng)汽車；能量管理；控制策略1. 電動(dòng)汽車的發(fā)展21 世紀(jì)， 隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步， 全世界汽車產(chǎn)業(yè)得

2、到迅猛發(fā)展。 由此引發(fā)的能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今社會(huì)的兩大突出問題。因此，電動(dòng)汽車作為解決資源短缺，環(huán)境污染等問題的重要途徑， 得到了快速發(fā)展。 為尋求人類社會(huì)與汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，電動(dòng)汽車的開發(fā)利用受到世界各國的高度重視1 ，世界各國政府以及各大汽車制造商都在加大力度開發(fā)各種不同類型電動(dòng)汽車。在美國、日本、歐洲等發(fā)達(dá)國家，由于新技術(shù)發(fā)展的推動(dòng)和政府對(duì)汽車排放越來越苛刻， 各大汽車公司投入了大量的人力、 物力和財(cái)力用于電動(dòng)汽車的開發(fā)， 不斷推出自己的新產(chǎn)品。 為了促進(jìn)電動(dòng)汽車的發(fā)展， 有關(guān)國家分別制定了一系列政策， 如對(duì)電動(dòng)汽車購買者的優(yōu)惠政策， 對(duì)燃油汽車使用者的限制政策， 還有對(duì)科

3、研經(jīng)費(fèi)的投入和優(yōu)惠政策等，這些政策都對(duì)電動(dòng)汽車的發(fā)展有很大的促進(jìn)作用。國內(nèi)電動(dòng)汽車的研究始于20世紀(jì) 60年代， 但當(dāng)時(shí)的研究開發(fā)都是零散和小規(guī)模的，投入也很少。自 1980 年開始，我國開始掀起電動(dòng)汽車的研究高潮，電動(dòng)汽車被國家列為“八五” 、 “九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目。 國內(nèi)一些科研院所和生產(chǎn)企業(yè)相繼開始研究電動(dòng)汽車， 并取得了一些成果。如清華大學(xué)研制的 16 座電動(dòng)中巴車，東風(fēng)汽車公司研制的電動(dòng)轎車， 華南理工大學(xué)研制的輕型電動(dòng)客車， 遠(yuǎn)望集團(tuán)公司研制的電動(dòng)大客車， 長(zhǎng)江動(dòng)力公司研制的電動(dòng)雙層大客車等都具有一定的水平，但與國外先進(jìn)電動(dòng)汽車相比還有一定差距。近幾年，我國電動(dòng)汽車的研究開發(fā)工作進(jìn)

4、入全面發(fā)展階段， 電動(dòng)汽車市場(chǎng)已出入端倪。2001 年 9 月 30 日， 科技部組織召開了 “十五”國家“863”計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)可行性論證會(huì)， 會(huì)議研究通過了電動(dòng)車專項(xiàng)可行性研究報(bào)告， 標(biāo)志著電動(dòng)汽車專項(xiàng)正式啟動(dòng)， 這對(duì)我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展有重大戰(zhàn)略意義。專項(xiàng)確立了“三縱三橫”的研發(fā)布局，其中“三縱”是指燃料電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、純電動(dòng)汽車三種整車技術(shù)， “三橫”指多能源動(dòng)力總成系統(tǒng)、 驅(qū)動(dòng)電機(jī)、 動(dòng)力電池三種關(guān)鍵技術(shù)。 2006 年國家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006 2020年） 分別將 “低能耗與新能源汽車” 和“氫燃料電池技術(shù)” 列入優(yōu)先主題和前沿技術(shù)；2007 年發(fā)布實(shí)施

5、新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則 ，將電動(dòng)汽車正式納入國家汽車新產(chǎn)品公告管理； 2008 年北京奧運(yùn)會(huì)應(yīng)用了 500 多輛自主研發(fā)的電動(dòng)汽車，發(fā)揮了大規(guī)模的示范作用。目前，中國已經(jīng)初步建立了電動(dòng)汽車的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)與管理體系，為電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。隨著示范運(yùn)行的持續(xù)深入， 企業(yè)對(duì)電動(dòng)汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化投入顯著增強(qiáng)， 產(chǎn)業(yè)化步伐不斷加快。 為了爭(zhēng)取政府的資源和政策傾斜以及“十城千輛” 電動(dòng)汽車示范應(yīng)用工程的誘人訂單，國內(nèi)各大汽車廠商爭(zhēng)先恐后地組建產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，一汽、東風(fēng)、上汽、長(zhǎng)安、奇瑞、比亞迪等都已制定了電動(dòng)汽車產(chǎn)品研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化規(guī)劃。與此同時(shí)，電池、電機(jī)等電動(dòng)汽車關(guān)鍵零部件的產(chǎn)業(yè)化全面跟

6、進(jìn)， 生產(chǎn)配套能力顯著增強(qiáng)。 經(jīng)過不懈的努力，我國汽車研發(fā)呈現(xiàn)較好的發(fā)展局面，各大汽車廠商也通過積極投入人力、 物力研發(fā)電動(dòng)汽車， 取得了較好的成績(jī)。2. 能量管理發(fā)展現(xiàn)狀及動(dòng)態(tài)能量管理策略成為純電動(dòng)汽車的核心技術(shù)， 電池模塊是電動(dòng)汽車的動(dòng)力源泉， 承擔(dān)著電動(dòng)汽車全部或部分動(dòng)力輸出， 其性能的優(yōu)劣直接影響電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和續(xù)駛里程。 由于電動(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， 能量管理系統(tǒng)的目的就是要最大限度地利用有限的車載能量， 增加行駛里程。 智能能量管理系統(tǒng)采集從各個(gè)子系統(tǒng)輸入的傳感器信息， 這些傳感器包括車內(nèi)外氣溫傳感器、充放電時(shí)電源電流和電壓傳感器、電動(dòng)機(jī)電流和

7、電壓傳感器、速度和加速度傳感器以及車外環(huán)境和氣候傳感器等。 控制能量在電力儲(chǔ)存裝置 （蓄電池， 超級(jí)電容器）、 發(fā)電設(shè)備 （燃料電池 ）和電動(dòng)馬達(dá)之間，包括電力電子轉(zhuǎn)換器、 控制系統(tǒng)和輔助存儲(chǔ)設(shè)備中的流動(dòng)，使其具有最高的效率水平。2.1 國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)代電動(dòng)汽車是以電池為儲(chǔ)能單元， 以電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的車輛。電動(dòng)汽車的瓶頸仍然是車用儲(chǔ)能裝置即電池技術(shù)， 電池的能量、 成本、質(zhì)量以及電池的充電設(shè)備構(gòu)建等都制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展。 目前電池模塊的問題主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面： 其一是動(dòng)力電池比能量不高， 影響電動(dòng)汽車?yán)m(xù)駛里程的要求，價(jià)格太高直接影響電動(dòng)汽車的初始成本；其二是電池的性能差，使用壽命低影響

8、電動(dòng)汽車的使用成本2 。電動(dòng)汽車對(duì)其儲(chǔ)能裝置的要求如下： 1) 高的比能量和能量密度； 2) 高的比功率和功率密度； 3) 長(zhǎng)循環(huán)壽命； 4) 自放電率小，充電效率高； 5) 安全，易保養(yǎng)； 6) 原材料來源豐富，成本低廉； 7) 對(duì)環(huán)境無危害，可回 收性好。國外電動(dòng)汽車的研究起步早， 并且在能量管理方面做了大量的理論和實(shí)踐工作。目前對(duì)于ems勺研究主要集中在以下三個(gè)方面：荷電 狀態(tài)(soc)和健康狀況(soh)的估計(jì)、電池組的專家診斷系統(tǒng)、電池組 的均衡管理策略。ems寸于荷電狀態(tài)(soc和健康狀況(soh的估計(jì)，一般由cpu 模塊進(jìn)行計(jì)算。目前sog口 soh古計(jì)策略國外有較多的研究，方法

9、主 要有傳統(tǒng)的安時(shí)積分法和電源的等效電路模型， 最近幾年興起的方法有卡爾曼濾波法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、線性模型法s及一些其他衍生的算法。根據(jù)國際電工學(xué)會(huì) (iec) 在 1995 年制定的電池管理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的要求， 電動(dòng)汽車用電池管理系統(tǒng)必須具備一定的電池診斷功能， 包括不健康電池早期報(bào)警和提供電池老化信息。 近十年， 國外各大公司均對(duì)此進(jìn)行大力攻關(guān)研究， 并在其運(yùn)行使用的電池管理系統(tǒng)中加入了一定的電池診斷功能。近年，德國、美國、日本等國家對(duì)電池組均衡的研究十分活躍，提出了很多拓?fù)浜涂刂品桨?。國?nèi)電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)的研究起步較晚，但在國家“863”計(jì)劃和“十一五”規(guī)劃的推動(dòng)下，我國在能量管理系統(tǒng)方面也

10、取得了一定的成果。我國在荷電狀態(tài)（soc）和健康狀況（soh）的估計(jì)、電池組的專家診斷系統(tǒng)、電池組的均衡管理策略等技術(shù)的研究取得了一定的成果。2.2 能量管理系統(tǒng)的研究動(dòng)態(tài)及展望能量管理系統(tǒng)（ems混電池和整車的核心部件，盡管最近幾年的研究有了一定的進(jìn)展， 也取得了一定的成果， 但是現(xiàn)在的能量管理技術(shù)仍然有許多要改良和完善的地方。 電池能量管理系統(tǒng)成本昂貴， 電路復(fù)雜， 電池在充放電過程中的化學(xué)變化也很復(fù)雜， 而且電動(dòng)汽車在運(yùn)行中， 其放電電流是隨機(jī)變化的， 電池電壓與容量很難進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，建立每塊電池剩余能量的較精確的數(shù)學(xué)模型比較困難， 如何降低成本并能準(zhǔn)確估測(cè)電動(dòng)汽車電池模塊的soc犬態(tài)仍

11、將是后期研究的重點(diǎn)。電池模塊的安全預(yù)警技術(shù)也是ems勺重要研究方向之一，關(guān)系電動(dòng)車能否正常運(yùn)行和能否獲得大眾的認(rèn)可。 安全預(yù)警除了電池組熱管理技術(shù)和對(duì)系統(tǒng)異常報(bào)警技術(shù)外， 同時(shí)還需要加強(qiáng)對(duì)特殊情況的及時(shí)處理，如電池模塊的過壓、過流、欠壓等。由于emsa件規(guī)模越來越龐大，運(yùn)行的外部壞境也越來越復(fù)雜，ems在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些無規(guī)律的異?，F(xiàn)象，如局部功能失效、短時(shí)間的數(shù)據(jù)跳變等。傳統(tǒng)的跟蹤手段很難判斷異常的出現(xiàn)。因此，發(fā)展更高級(jí)的配套跟蹤系統(tǒng)已成為目前的研究重點(diǎn)。目前，國內(nèi)外比較成型的em能術(shù)主要是針對(duì)某一動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的， 效果比較好， 但是不同的電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有不同的系統(tǒng)配置，不同的em

12、sf理體系的結(jié)構(gòu)，加上高效的實(shí)時(shí)陛能，大大增加了控制任務(wù)的復(fù)雜性。 因此， 研究新的動(dòng)力傳動(dòng)配置和控制器以及更具有通用性的emse經(jīng)成為目前的發(fā)展方向。電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化是一個(gè)必然趨勢(shì)，但其產(chǎn)業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)尚不統(tǒng)一， 而明確電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)具有哪些功能及如何實(shí)現(xiàn)，將是電動(dòng)汽車大規(guī)模推廣的第一步。由于ems電池和整車的核心部件，所以其相關(guān)技術(shù)很容易延展到相關(guān)產(chǎn)品， 國內(nèi)外各大企業(yè)在能量管理系統(tǒng)方面做了很多出色的研究工作， 為目前有著巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的電動(dòng)汽車提供越來越來越先進(jìn)的設(shè)備。 因此，能在未來完善能量管理系統(tǒng)的功能，電動(dòng)汽車的發(fā)展前景將更加廣闊。參考文獻(xiàn)： 1 陳柳欽 新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)

13、展的政策支持j 南通大學(xué)學(xué)報(bào)， 2010，26(4) ： 124 133 2 2 李秀芬， 雷躍峰 電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展綜述j 上海汽車， 2006(1) ： 8 108. 劉新天能量管理系統(tǒng)( ems) 研究現(xiàn)狀及分析期刊論文 - 電器工業(yè) 2011(6)9. 秦杰 , 馬韜韜 , 郭創(chuàng)新調(diào)度自動(dòng)化設(shè)備狀態(tài)在線報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 期刊論文 - 電力系統(tǒng)自動(dòng)化 2009(6)10.banaei a;fahimib real time condition monitoring in li-ion batteries via battery impulse response 201011.sou

14、radip m fuzzy logic-based learning system and estimation of state-of-charge of lead-acid battery 2006(5)12.snihir i;rey w;verbitskiy e battery open-circuit voltage estimation by a method of statistical analysis13 .urbain m;rael s;davat b state estimation of a lithium-ionbattery through kalman filter 20071