電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)

1、本文對(duì)電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源進(jìn)行研究。復(fù)合電源由超級(jí)電容和蓄電池并聯(lián)構(gòu)成，它將蓄電池的高比能量和超級(jí)電容的高比功率的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到一起。超級(jí)電容可以在電動(dòng)汽車啟動(dòng)、加速、爬坡時(shí)提供強(qiáng)大的電流，避免了因大電流放電而損壞了蓄電池，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命;在電動(dòng)汽車下坡或制動(dòng)時(shí)，反饋的大電流被超級(jí)電容所吸收，實(shí)現(xiàn)了能量回收，同時(shí)也保護(hù)了蓄電池不受大電流的沖擊而損壞。本文的研究?jī)?nèi)容可以作為解決電動(dòng)汽車電源技術(shù)的初步探索。首先，本文對(duì)復(fù)合電源各元件的特性進(jìn)行分析研究，在充分掌握蓄電池、超級(jí)電容和雙向DC/DC變換器特性的基礎(chǔ)上，確定復(fù)合電源的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作模式;其次，采用合適的建模方法分別建立復(fù)合電源各元

2、件的模型，并將它們分別封裝成獨(dú)立的模塊，采用模塊化的思想，應(yīng)用在復(fù)合電源的模型中;再次，確定道路循環(huán)和整車參數(shù)，選擇合適的參數(shù)進(jìn)行匹配，并根據(jù)復(fù)合電源的控制目標(biāo)，制定了復(fù)合電源的控制策略，運(yùn)用Matlab/Simulink進(jìn)行復(fù)合電源和單一電池電源在道路循環(huán)下的仿真，研究超級(jí)電容是否對(duì)蓄電池有“削峰填谷”的作用，仿真結(jié)果表明，超級(jí)電容在電動(dòng)汽車加速時(shí)提供能量，制動(dòng)時(shí)回收能量，避免了蓄電池的大甩流充放電，不僅只蓄電池起到了保護(hù)作用，還能有效延長(zhǎng)電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程;最后，根據(jù)復(fù)合電源對(duì)雙向DC/DC變換器的設(shè)計(jì)要求，運(yùn)用軟件Protel設(shè)計(jì)出雙向DC/DC變換器，并運(yùn)用軟件 Matlab/Simu

3、link對(duì)它進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性。再制作出雙向DC心C變換器，應(yīng)用在以后的復(fù)合電源臺(tái)架試驗(yàn)中。關(guān)鍵詞:復(fù)合電源，控制策略，仿真，雙向DCOC變換器Abstraet碩士論文AbstfaCt Thekeyteehnologyinh如 ridPowersystemofeleCtricvehielewasresearchedinthis PaPer.Theh沙 ridPowersystemconstitutedbythebatteryandtheultracaPacitorcan eombinetheadvantageofthehighenergydensityofbatterya

4、ndthehighPowerdensityof ultraeaPaeitor.UltraeaPacitorcanProvidestrongeurrentwhenelectrievehiele15starting， aceeleratingandmountainclimbinginordertoavoidthestrongcurrentdisehargewhieh eandestroythebatteryandtoextendbatterylife.Thefeedbaekofstrongeurrenteanbe absorbedbytheultracapaeitorwheneleetrieveh

5、iele15mountainclimbing一 downorbraking inordertoimPlementtheenergyrec0VeryandProteetthebatteryfromtheimPaetofthe strongeurrent.TheresearehinthisPaPereanbeusedastheinitialexPlorationofsolvingPo認(rèn) erteehllologyofeleetrievehiele.First， theeharaeteristiesofeomPonentsofthehybridPowersystemwereresearehed. O

6、nthebasisofPredominatingtlieeharaeteristiesofbattery， ultraeaPaeitorandbidireetiozl-一 alDC/DCeon、戶erter， thestruetureeharaeteristiesandworkPattemsofthesystem認(rèn)一eredetermined、Seeond， themodelsofeomPonentsofthesystem認(rèn)廠ereresPeetivelyestablished、 xsillgaPProPriatemethodofmodelingandthemodelswerePaekedas

7、seParatemodules withtheideaofusingmoduleinordertoaPPlytothemodelsofthesystem.Third， aeycle ofroadandvellieleParametersweredeterminedandtheaPProPriatematchingParameters wereseleeted.Aeeordingtocontrolobjeetiveofthesystem， thecontrolstrategyofthes)stoms認(rèn) aseonstituted.The511:glebatteryPowersystemandhy

8、bridPowersystem從ere sinlulatedInaeycleofroadusingMatlab/simulinkinordertostudytheeffectoftlle、一ltraeaPaeitor” eliPPedPeakandfilledehannel” forthebatter .Fromtheresultsofthesesimulations， ultracaPaeitoreanPro、廠 ideenergywheneleetricvehiele15aeeeleratingand reeoverenergywhenelectrievehiele15braking.50

9、iteanProteetthebatteryaeeordingtoavo一 dingthestrongeu仃 entehargeanddisehargeofbatteryanditalsoeaneffeetively extendtheeleetrievehieleeontinueddrivingmileages.Ailast， aceordingtothedesign requirementsofbidirectionalDC/DCeonverter， thebidirectionalDC/DCeonverterwas designedusingProtelandsimulatedusing

10、Matlab/Simulink.Thesimulationresultsshow theeo汀 eetnessoftheoretiealcaleulation.Andtheeonverterwasmanufaeturedinorderto aPPlytoexPerimentbenehinhybridPowersystem. Keyword:hybridpowersystem， eontrolstrategy，simulation， bidirectionalDCzDCConVertCr碩士論文電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究目錄摘要.IAbstraCt.111緒論.11.1選題背景及意義.11.

11、2復(fù)合電源研究現(xiàn)狀，二，.，.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀.，.2國(guó)外研究現(xiàn)狀.、.31.3相關(guān)理論及方法研究概況.4復(fù)合電源模型研究概況.4復(fù)合電源控制策略研究概況.5雙向DC/DC變換器研究概況.，.61.4本文的主要工作.，.，.72復(fù)合電源特性研究.92.1蓄電池的特性研究.，.9車用蓄電池的選擇.9蓄電池的充放電特性.，.10蓄電池的容量特性，.，.，.11蓄電池的溫度特性.122.2超級(jí)電容的特性研究.，.1322.1超級(jí)電容的組成及原理.13超級(jí)電容的充放電特性.，.14超級(jí)電容的溫度特性.，.巧超級(jí)電容的循環(huán)壽命特性.162.3雙向DC乃C變換器的特性研究.172.4本章小結(jié).173復(fù)合電源

12、的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及建模.183.1復(fù)合電源的基本結(jié)構(gòu)，.183.2復(fù)合電源的工作模式，.，.193.3蓄電池模型.，.2C電壓計(jì)算子模塊.，21電流計(jì)算子模塊.23目錄碩士論文荷電狀態(tài)計(jì)算子模塊.233.4超級(jí)電容模型.······························243.5雙向DC心C變換

13、器模型.，.···.······.·.·······273.6復(fù)合電源模型.，.，.，.293.7本章小結(jié).，.，.304復(fù)合電源控制策略的研究及仿真分析.314.1道路循環(huán)概述.，.314.2復(fù)合電源的參數(shù)選擇.33整車參數(shù)的選擇.33電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率的選擇.，.334，2.3蓄電池參數(shù)選擇.，.，.，.354.24超級(jí)電容參數(shù)選擇.，.364.3控制策略的制定.、.，.，.37復(fù)合電源控制目標(biāo).，.，.37邏輯門(mén)限控制策略的制

14、定.，.384.4仿真結(jié)果分析.、.，.40仿真軟件說(shuō)明.，.404.42仿真參數(shù)設(shè)置.41仿真結(jié)果分析.，.424.5本章小結(jié).，.495雙向DC/DC變換器的設(shè)計(jì).505.1雙向DODC變換器的設(shè)計(jì)要求，.，.505.2雙向DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)概述.515.3雙向DC/DC變換器主電路的研究.，.53升壓斬波電路的研究.，.，.53降壓斬波電路的研究.545.4雙向DC心C變換器主電路的設(shè)計(jì).，.5554.1主電路元件的選取.55.1元件的選取.，55.2元件的緩沖電路設(shè)計(jì).，.56電路參數(shù)的設(shè)計(jì).57.1占空比計(jì)算.，.57.2儲(chǔ)能電感的設(shè)計(jì).58.3紋波電流計(jì)算.，.60碩上論文電

15、動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究.4紋波電壓計(jì)算，.，.、.60.5濾波電容的設(shè)計(jì).，.61.6元件損耗計(jì)算.，.，.，.625.5雙向DC/DC變換器控制電路的設(shè)計(jì).64 WM控制的研究.，.，.，.64閉環(huán)控制電路設(shè)計(jì).，.，.，.，.“.1軟啟動(dòng)電路，.，.66.2脈沖頻率與死區(qū)時(shí)間.67.3保護(hù)及干擾抑制電路，.，.68.4工作模式轉(zhuǎn)換電路.，.，.68.5控制電路.，.705.6雙向DC/DC變換器的仿真.，.，.72仿真模型建立，.，.，.72仿真參數(shù)設(shè)置.，.73仿真結(jié)果分析.，.，.735.7本章小結(jié).，.，.，.，.776總結(jié)與展望.786.1本文總結(jié).，.，.，.，.786.2

16、研究展望.，.，.，.，.，.卜79致謝.80參考文獻(xiàn).81碩士論文電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究緒論選題背景及意義汽車自誕生起己有一百多年歷史，其發(fā)展速度不斷加快。常規(guī)的內(nèi)燃機(jī)汽車正在面臨可持續(xù)發(fā)展能源的挑戰(zhàn)，大氣環(huán)保和地球溫室效應(yīng)的挑戰(zhàn)，以及噪聲方面的限制。為了解決環(huán)境污染和能源緊缺的問(wèn)題，“節(jié)能減排”在世界各國(guó)政府產(chǎn)業(yè)政策中都處于重中之重的地位。為此世界各國(guó)的政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界等正在加大對(duì)電動(dòng)汽車開(kāi)發(fā)的力度，加速電動(dòng)汽車的商品化步伐。電動(dòng)汽車將使能源的利用多元化和高效化達(dá)到能源可靠、均衡和無(wú)污染地利用的目的l3。從環(huán)保的角度來(lái)看，電動(dòng)汽車是無(wú)排放交通工具，即使計(jì)及發(fā)電廠增加的排放，總量

17、上來(lái)看，它也將使空氣污染大為減少。此外，電動(dòng)汽車比傳統(tǒng)的燃料汽車更易實(shí)現(xiàn)精確的控制。在電動(dòng)汽車的部件中，電源是電動(dòng)汽車的心臟，電源技術(shù)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)。電動(dòng)汽車對(duì)電源的要求主要有:1.高比能量，以提供較長(zhǎng)的一次充電續(xù)駛里程。2.高比功率，以確保車輛足夠的加速和爬坡性能。3.循環(huán)壽命長(zhǎng)，以降低車輛使用期內(nèi)的運(yùn)行成本。4.制造成本低廉，原材料來(lái)源豐富，它涉及到基本建設(shè)費(fèi)用等。5.充電快、效率高、設(shè)備簡(jiǎn)單。6.低的自放電率，使用安全，更換簡(jiǎn)便，可回收性好。電動(dòng)汽車最常用的電源是蓄電池，而鉛酸電池是最古老的蓄電池。它的開(kāi)路電壓高、放電電壓平穩(wěn)、技術(shù)可靠、充電效率高、生產(chǎn)技術(shù)成熟、價(jià)格便宜、正不斷地

18、被應(yīng)用到電動(dòng)汽車上4。但是目前電池技術(shù)發(fā)展緩慢，存在很多不足。蓄電池單獨(dú)作為電動(dòng)汽車的電源就存在以下問(wèn)題:1.蓄電池的比功率太低，電動(dòng)汽車很大一部分功率將消耗在無(wú)效載荷上，所以不能滿足電動(dòng)汽車對(duì)起步、加速、爬坡等性能的功率需求。2.蓄電池在低溫條件下的工作性能極差，給使用帶來(lái)諸多不便。3.蓄電池的循環(huán)壽命有限，增加了使用及更換電池的費(fèi)用。4.廢舊蓄電池的環(huán)保問(wèn)題。5.蓄電池的充電時(shí)間長(zhǎng)，給消費(fèi)者帶來(lái)諸多不便。如果想讓蓄電池提供大電流和高功率，蓄電池的體積和質(zhì)量都要增加，這樣不但給電動(dòng)汽車增加了重量，而且整車的成本也會(huì)增加。電池問(wèn)題始終得不到很好的解決，致使電動(dòng)汽車始終難與燃油汽車競(jìng)爭(zhēng)。于是電動(dòng)

19、汽車正在謀求其它的電池，例如燃料l緒論碩士論文電池、慣性蓄能、超級(jí)電容、太陽(yáng)能等作為電動(dòng)汽車新的車載能源，但還在實(shí)驗(yàn)試制階段，離應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化還有較大距離。既然單一的能量源不能滿足需要，我們想到用超級(jí)電容和蓄電池組合成復(fù)合電源，充分利用超級(jí)電容比功率高和蓄電池比能量高的特點(diǎn)s。超級(jí)電容可以在電動(dòng)汽車啟動(dòng)、加速、爬坡時(shí)提供強(qiáng)大的電流，避免了因大電流放電而損壞了蓄電池，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命;在電動(dòng)汽車下坡或制動(dòng)時(shí)，反饋的大電流被超級(jí)電容所吸收，實(shí)現(xiàn)了能量回收，同時(shí)也保護(hù)了蓄電池不受大電流的沖擊而損壞。復(fù)合電源在電動(dòng)汽車上的應(yīng)用，具有重要意義，它使得電動(dòng)汽車對(duì)蓄電池比能量和比功率的要求分離開(kāi)來(lái)【l。

20、蓄電池設(shè)計(jì)可以集中于對(duì)比能量和循環(huán)壽命要求的考慮，而不必過(guò)多地考慮比功率問(wèn)題。由于超級(jí)電容的負(fù)載均衡作用，蓄電池的可利用能量和使用壽命都得到顯著提高，而且與蓄電池相比，超級(jí)電容可以迅速高效地吸收電動(dòng)汽車制動(dòng)產(chǎn)生的再生動(dòng)能。由于超級(jí)電容的負(fù)載均衡和能量回收作用，電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程得到極大地提高。同時(shí)，復(fù)合電源中由于有了超級(jí)電容的加入，全部的能量或功率不是由一個(gè)部分來(lái)提供，不僅可以減少蓄電池的使用數(shù)量，而且還可以優(yōu)化輸出能量，提高每個(gè)部分的工作效率，系統(tǒng)的尺寸、重量以及成本都會(huì)有大幅度地降低。總之，復(fù)合電源的應(yīng)用使電動(dòng)汽車滿足動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的要求，提高了電動(dòng)汽車的實(shí)用性，具有重要的實(shí)用價(jià)值和廣闊的

21、發(fā)展前景。.2復(fù)合電源研究現(xiàn)狀:21國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀近年來(lái)，由于大型公交車在整個(gè)交通運(yùn)輸體系中扮演著重要角色，電動(dòng)汽車技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)緩解能源危機(jī)、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)有著極為重大的意義。電動(dòng)汽車的研制開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為我國(guó)治理環(huán)境污染、減少石油能源開(kāi)支以及使我國(guó)的汽車工業(yè)走向全世界的關(guān)鍵突破口。而復(fù)合電源的研制與開(kāi)發(fā)可以進(jìn)一步提高電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性及動(dòng)力性，降低整車成本和使用費(fèi)用，加快電動(dòng)汽車在我國(guó)推廣應(yīng)用的進(jìn)程，盡快使我國(guó)汽車工業(yè)在世界汽車舞臺(tái)上占有一席之地。因此，國(guó)內(nèi)一些汽車公司和高校已經(jīng)加快了對(duì)復(fù)合電源的研制工作，并且已經(jīng)取得了相應(yīng)的進(jìn)展。2003年北京理工大學(xué)與北方華德尼奧普蘭客車股份有限公司共

22、同研制純電動(dòng)旅游客車“BFc6llo一Ev”7。該車使用安裝了鏗電子電池組、超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)以及先進(jìn)的多能源管理控制系統(tǒng)、交通驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目前己通過(guò)整車型式認(rèn)證試驗(yàn)，主要技碩土論文電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)預(yù)定要求。吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院混合動(dòng)力客車研究組負(fù)責(zé)承擔(dān)解放牌混合動(dòng)力城市客車車載部件的實(shí)驗(yàn)工作，對(duì)電池裝置進(jìn)行了比較充分的研究，并且掌握了大量的相關(guān)數(shù)據(jù)，為復(fù)合電源的開(kāi)發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)75。并且該課題組早已著手復(fù)合電源的研制工作，目前已經(jīng)完成了第一階段的工作，即仿真軟件的編寫(xiě)及開(kāi)發(fā)階段工作，已經(jīng)可以進(jìn)行各種連接及參數(shù)匹配形式的仿真研究。清華大學(xué)與多家單位共同承擔(dān)的國(guó)家8

23、63燃料電池城市客車課題，采用FC(燃料電池)十B(蓄電池)+UC(超級(jí)電容)的結(jié)構(gòu)47，該課題也在進(jìn)行相關(guān)的研制工作。總之，國(guó)內(nèi)對(duì)由蓄電池和超級(jí)電容構(gòu)成的復(fù)合電源的設(shè)計(jì)與控制理論的研究還剛剛起步，雖然對(duì)超級(jí)電容的研究和生產(chǎn)已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，但對(duì)復(fù)合電源的研究還比較少，還需要長(zhǎng)時(shí)間的努力。在以后的幾年內(nèi)，復(fù)合電源的研究必然會(huì)引起人們的高度重視。國(guó)外研究現(xiàn)狀在國(guó)外，復(fù)合電源作為電動(dòng)汽車電源裝置已經(jīng)有原型車問(wèn)世，不少企業(yè)及機(jī)構(gòu)的研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。Fl八 TCinquecentoEletra使用Sonnensehein公司的鉛酸電池和 AlsthomAleatel的超級(jí)電容構(gòu)成復(fù)合電源。性

24、能測(cè)試結(jié)果顯示:市區(qū)和郊區(qū)行駛工況分別節(jié)能40%和20%，在完整的ECE循環(huán)工況下節(jié)能140，01，。Chugoku電力公司和豐田公司研發(fā)中心合作在 MazdaBongoFriend上安裝由vRLA和超級(jí)電容組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)，并進(jìn)行相關(guān)的性能測(cè)試。該儲(chǔ)能系統(tǒng)使用4OxZ的Panasoni。超級(jí)電容，用超級(jí)電容作為負(fù)載均衡裝置使閥控鉛酸電池更好地運(yùn)用于電動(dòng)汽車。澳大利亞一家科研機(jī)構(gòu)研制出一臺(tái)電動(dòng)汽車，采用的是鉛酸電池和超級(jí)電容混合，電動(dòng)機(jī)采用永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)。在電動(dòng)汽車啟動(dòng)時(shí)，由超級(jí)電容提供能量，采用降壓斬波驅(qū)動(dòng);正常運(yùn)行時(shí)，由蓄電池提供所需能量，采用升壓斬波驅(qū)動(dòng)68。ISE公司將Maxwe

25、ll的超級(jí)電容整合到汽油、柴油和燃料電池混合動(dòng)力車之中。特別需要說(shuō)明的是，自從開(kāi)發(fā)ThundercaPn超級(jí)電容系統(tǒng)，ISE已經(jīng)將其動(dòng)力系統(tǒng)引入到汽一電混合動(dòng)力車、柴一電混合動(dòng)力車、氫一電混合動(dòng)力車和燃料電池混合動(dòng)力車的設(shè)計(jì)之中。清潔運(yùn)行、安靜、低維護(hù)要求的車輛己經(jīng)走上了一些美國(guó)的城市，包括 LongBeach和SacramentoCA。ISE己經(jīng)與西門(mén)子及Flyer公司結(jié)成伙伴關(guān)系，共同生產(chǎn)這些混合動(dòng)力車。目前，在ISE的混合動(dòng)力和燃料電池公交車上，有3萬(wàn)多超級(jí)電容器在工作，緒論碩士論文提供超過(guò)7500萬(wàn)法拉的電力驅(qū)動(dòng)和再生剎車功率。早在2006年初，Bartley就估計(jì)超級(jí)電容供電的公交車

26、隊(duì)己經(jīng)提供了超過(guò)200萬(wàn)英里的清潔、可靠的服務(wù)，為我們的星球提供了清潔的運(yùn)輸服務(wù)。IsE公司新業(yè)務(wù)經(jīng)理 TomBartley說(shuō):“電池具有高能量的能力，而超級(jí)電容具有高功率的能力，在優(yōu)化的混合儲(chǔ)存系統(tǒng)中，兩技術(shù)的結(jié)合最大限度地發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢(shì)，正是ISE動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)。超級(jí)電容提高了動(dòng)力性、可靠性和車載能量?jī)?chǔ)存裝置的耐久性，公交車配備它之后，對(duì)加速環(huán)保運(yùn)輸工具的社會(huì)影響和生存發(fā)展有著重要的作用。”75l以上可以看出，國(guó)外對(duì)復(fù)合電源的研究已卓有成效，相信在不久的將來(lái)，在電動(dòng)汽車上，復(fù)合電源會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用。1.3相關(guān)理論及方法研究概況復(fù)合電源模型研究概況近年來(lái)，由于電動(dòng)汽車的發(fā)展，人們對(duì)其

27、車載電源也越來(lái)越關(guān)注，許多科研單位都對(duì)蓄電池和超級(jí)電容組成的復(fù)合電源開(kāi)展了研究工作。對(duì)復(fù)合電源進(jìn)行建模及仿真分析是復(fù)合電源設(shè)計(jì)必不可少的環(huán)節(jié)，同時(shí)隨著研究地不斷深入，如何精確描述復(fù)合電源模型、開(kāi)發(fā)實(shí)用復(fù)合電源仿真平臺(tái)已成為墮待解決的關(guān)鍵問(wèn)題腳。復(fù)合電源的建模包括蓄電池、超級(jí)電容模型建立的過(guò)程，還包括對(duì)控制器及控制策略的建模過(guò)程，其中對(duì)蓄電池、超級(jí)電容的建模是復(fù)合電源建模的關(guān)鍵。而對(duì)蓄電池及超級(jí)電容建模又包括四個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，即模型適用性分析、建模軟件的選取、模型參數(shù)的辨識(shí)以及模型驗(yàn)證。蓄電池和超級(jí)電容的建模研究方法有很多，主要分為基于理論分析的機(jī)理建模方法和基于試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的試驗(yàn)建模方法兩大類47

28、】。理論分析法是在已知系統(tǒng)內(nèi)部規(guī)律的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)方程，實(shí)際應(yīng)用比較復(fù)雜，大多數(shù)情況下用作理論上的推導(dǎo)。試驗(yàn)分析法是通過(guò)大量的充放電和脈沖動(dòng)態(tài)響應(yīng)試驗(yàn)，取得測(cè)量數(shù)據(jù)，進(jìn)行試驗(yàn)反映動(dòng)態(tài)性能的試驗(yàn)建模，利用計(jì)算機(jī)工具和系統(tǒng)辨識(shí)方法，它是比較可行的現(xiàn)代方法。在國(guó)外，特別是技術(shù)比較先進(jìn)的美、日、歐，對(duì)蓄電池和超級(jí)電容試驗(yàn)建模的研究非常重視，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn);在國(guó)內(nèi)，對(duì)蓄電池和超級(jí)電容試驗(yàn)建模的研究也有所進(jìn)展。在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)發(fā)表的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)建模過(guò)程中，一般多采用等效電路模型。蓄電池等效電路模型包括內(nèi)阻(Rint)模型、電阻電容(RC)模型和PNGV模型等。它使用電阻、電容、恒壓源等電路元件組成電

29、路網(wǎng)絡(luò)來(lái)模擬蓄電池的動(dòng)態(tài)特性。與其他性能模碩士論文電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究型如簡(jiǎn)化的電化學(xué)機(jī)理模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相比，它可寫(xiě)出解析的數(shù)學(xué)方程，便于分析和應(yīng)用，并且模型參數(shù)辨識(shí)試驗(yàn)容易執(zhí)行，另外在模型中容易考慮溫度的影響，適合電動(dòng)汽車上應(yīng)用。其中只有內(nèi)阻模型在實(shí)際中有所應(yīng)用，該模型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，參數(shù)測(cè)量方便，但模型的精確度不高。超級(jí)電容模型的描述也是其中一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前，超級(jí)電容的等效模型包括:經(jīng)典RC模型，三支路模型等。但是三支路模型中各個(gè)建模參數(shù)必須要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的試驗(yàn)才能得到，比較難以實(shí)現(xiàn)。所以現(xiàn)在廣泛采用的超級(jí)電容模型還是經(jīng)典RC模型，模型中各參數(shù)可以通過(guò)設(shè)定的直流充放電試驗(yàn)進(jìn)行模型參數(shù)

30、辨識(shí)。復(fù)合電源控制策略研究概況近年來(lái)，隨著復(fù)合電源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相應(yīng)的研究也不斷深入。在國(guó)外，有對(duì)超級(jí)電容加DC心C變換器的變化結(jié)構(gòu)和其控制算法進(jìn)行研究的，也有研究復(fù)合電源的仿真及優(yōu)化方法的;而在國(guó)內(nèi)研究復(fù)合電源的單位和個(gè)人也越來(lái)越多，吉林大學(xué)就有人通過(guò)仿真分析蓄電池和超級(jí)電容組成的復(fù)合電源在脈沖充放電方面的優(yōu)勢(shì)，建立了以復(fù)合電源為電源的整車模型，為建立復(fù)合系統(tǒng)模型及復(fù)合系統(tǒng)的控制還有仿真軟件的開(kāi)發(fā)奠定基礎(chǔ)6v?？傮w看來(lái)，目前國(guó)內(nèi)外除了對(duì)復(fù)合電源的建模進(jìn)行研究外，還對(duì)超級(jí)電容在電動(dòng)汽車上與其它電源共同工作時(shí)的控制策略進(jìn)行了研究與仿真?，F(xiàn)有的復(fù)合電源控制策略基本上都是利用的邏輯門(mén)限的方法，這

31、個(gè)方法基本上在上個(gè)世紀(jì)80年代中期就提出來(lái)了。此方法預(yù)先對(duì)若干個(gè)控制參數(shù)設(shè)定一些控制門(mén)限值，制動(dòng)或驅(qū)動(dòng)時(shí)，根據(jù)計(jì)算的實(shí)時(shí)參數(shù)值與對(duì)應(yīng)門(mén)限值的大小關(guān)系，做出邏輯判斷和發(fā)出控制指令。由于僅用一個(gè)控制參數(shù)難以保證控制的準(zhǔn)確性，因此，目前邏輯門(mén)限控制策略通常有若干個(gè)控制參數(shù)。邏輯門(mén)限控制策略的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單實(shí)用，它可避免一系列繁雜的理論分析和對(duì)一些不確定因素的定量計(jì)量。它不需要建立具體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且對(duì)系統(tǒng)的非線性控制很有效，整個(gè)控制過(guò)程比較簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)原理上比較容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，如果控制參數(shù)選擇合理，則可以達(dá)到比較理想的控制效果，能夠滿足各種車輛的要求。但在車輛實(shí)際運(yùn)行中，對(duì)于蓄電池和超級(jí)電容時(shí)刻改變的

32、狀態(tài)，這種控制算法就缺少了實(shí)時(shí)性，控制邏輯比較復(fù)雜，波動(dòng)較大，限制了復(fù)合電源的工作。而且控制系統(tǒng)中的許多參數(shù)都是經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，缺乏嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撘罁?jù)，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性品質(zhì)無(wú)法評(píng)價(jià)。在復(fù)合電源中，邏輯門(mén)限的方法可概括如下:即通過(guò)一些具體的數(shù)值對(duì)蓄電池和超級(jí)電容的工作區(qū)間加以限制，并且當(dāng)超級(jí)電容電量不足時(shí)，用蓄電池給它充電。對(duì)于用蓄電池給超級(jí)電容充電的思想，雖然可以平衡電容的電量，以備突然急加速時(shí)電緒論碩士論文容可以瞬時(shí)提供大功率，但充電過(guò)程中必然存在能量損失，進(jìn)而影響整車的經(jīng)濟(jì)性，所以可以根據(jù)實(shí)際情況，取消蓄電池給超級(jí)電容充電的部分。除了邏輯門(mén)限控制策略，也有采用模糊控制作為復(fù)合電源控制策

33、略的，本質(zhì)上，模糊控制也是一種基于規(guī)則的控制策略。模糊控制具有與人腦類似的特征，與邏輯門(mén)限控制相比，它是利用人的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和推理技術(shù)及控制系統(tǒng)提供的狀態(tài)條件信息，而不依賴物理過(guò)程的精確數(shù)學(xué)模型，對(duì)于非線性復(fù)雜對(duì)象的控制具有較好的魯棒性和實(shí)時(shí)性，控制性能高，能夠簡(jiǎn)化復(fù)雜的控制問(wèn)題。模糊控制策略與邏輯門(mén)限控制策略二者之間的主要區(qū)別是各種門(mén)限值的表示方式，模糊控制能將控制參數(shù)進(jìn)行模糊化處理。兩種控制策略的控制思路大致相同，規(guī)則集也是基本類似的。復(fù)合電源控制策略制定的核心是如何在蓄電池和超級(jí)電容之間分配功率，而模糊控制策略的制定可以在邏輯門(mén)限控制策略的基礎(chǔ)上，用模糊控制制定一個(gè)控制算法，將電機(jī)需求功率

34、更合理地分配給蓄電池和超級(jí)電容，提高效率。選取哪一種控制策略，要在綜合分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)需要合理選取。雙向DC瓜C變換器研究概況DC/DC變換器可廣泛應(yīng)用于直流不間斷電源系統(tǒng)、航天電源系統(tǒng)、混合電動(dòng)汽車中的輔助動(dòng)力供應(yīng)系統(tǒng)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、移動(dòng)發(fā)電系統(tǒng)及其它應(yīng)用場(chǎng)合哪。在電動(dòng)汽車上，DC心C則廣泛應(yīng)用于蓄電池和逆變器之間。當(dāng)蓄電池驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，DC心C變換器工作在升壓狀態(tài)，通過(guò)控制電機(jī)輸入電壓，改善電機(jī)的驅(qū)動(dòng)性能和提高驅(qū)動(dòng)功率。另一方面，DC心C變換器可以將制動(dòng)時(shí)由動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的電能回饋給蓄電池，提高了整個(gè)系統(tǒng)的效率。因此，根據(jù)DC心C變換器的特性，將它應(yīng)用在復(fù)合電源中。復(fù)合電源中的超級(jí)電容既

35、可以吸收制動(dòng)再生電能，也可以向電動(dòng)機(jī)提供電能。由于車輛在行駛過(guò)程中頻繁加速、減速，而且超級(jí)電容輸出特性軟，電壓的變化范圍較大，在這樣的條件下如果用蓄電池直接連接超級(jí)電容，會(huì)減弱超級(jí)電容的負(fù)載均衡作用。使用DC心C變換器可以將超級(jí)電容的電壓調(diào)節(jié)到蓄電池的電壓范圍內(nèi)，從而可以明顯提高超級(jí)電容的負(fù)載均衡作用;另一方面，DC心C變換器又可以將電動(dòng)汽車制動(dòng)剎車時(shí)由機(jī)械能轉(zhuǎn)化而來(lái)的電能回饋給超級(jí)電容，以可控的方式對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電，這對(duì)于電動(dòng)汽車有著非常重要的意義，尤其是在電動(dòng)汽車需要較頻繁的啟動(dòng)和制動(dòng)的城市工況運(yùn)行條件下，有效地回收制動(dòng)能量，可使電動(dòng)汽車的行駛里程大大增加。目前，在復(fù)合電源中，主要是將D

36、C心C變換器應(yīng)用在蓄電池和超級(jí)電容之間，彌補(bǔ)蓄電池瞬時(shí)輸出、輸入功率有限的缺陷。當(dāng)超級(jí)電容輸出能量時(shí)，DC心C變換器正向升壓工作，DC心C變換器將超級(jí)電容的電壓提高到蓄電池的電壓范圍內(nèi);當(dāng)超級(jí)電碩士論文電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究容吸收能量時(shí)，DC心C變換器反向降壓工作。通過(guò)加入DC心C變換器和超級(jí)電容，達(dá)到提高電動(dòng)汽車加速和減速性能的目的。通常，在復(fù)合電源中，通過(guò)電壓控制和回饋電流控制策略來(lái)控制驅(qū)動(dòng)和再生制動(dòng)。大多數(shù)DC心C變換器是單向工作的，將兩個(gè)單向DC肋C變換器反并聯(lián)能實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，但是這樣總體電路就會(huì)變得復(fù)雜，因此使用雙向DC心C變換器來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)76。雙向DC心C變

37、換器是指在保持變換器兩端的直流電壓極性不變的情況下，根據(jù)實(shí)際需要完成能量雙向傳輸?shù)闹绷髯儞Q器。與傳統(tǒng)的采用兩套單向DC心C變換器來(lái)達(dá)到能量雙向傳輸?shù)姆桨赶啾?，雙向DC心C變換器使用的總體器件數(shù)目小，且可以更加快速地進(jìn)行兩個(gè)方向功率變換的切換。此外，在低壓大電流場(chǎng)合，一般雙向DC心C變換器更有可能在現(xiàn)成的電路上使用同步整流器工作方式，有利于降低通態(tài)損耗。總之，雙向DC心C變換器具有電路簡(jiǎn)化、功率傳輸方向切換方便和低成本等優(yōu)勢(shì)。雙向DC心C變換器的廣泛應(yīng)用，吸引了越來(lái)越多的研究者關(guān)注。目前雙向DC心C變換器的研究主要在電路拓?fù)浜涂刂苾蓚€(gè)方面49l，研究中的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是:1.探尋新型雙向DC心C變換器軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，從而進(jìn)一步降低變換器的開(kāi)關(guān)損耗，并拓寬軟開(kāi)關(guān)負(fù)載適應(yīng)范圍。2.如何減小雙向DC心C變換器中的循環(huán)能量，降低通態(tài)損耗，提高總體效率。3.如何進(jìn)一步提高雙向DC心C變換器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。4.如何研制簡(jiǎn)單高效的雙向DC心C變換器拓?fù)?。其中，如何在高頻化的同時(shí)使用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)降低其開(kāi)關(guān)損耗，提高效率，成了近年來(lái)國(guó)際上在雙向DC心C變換器方面的研究熱點(diǎn)。由于變換器總的開(kāi)關(guān)損耗與開(kāi)關(guān)頻率成正比，開(kāi)關(guān)頻率越高，總的開(kāi)關(guān)損耗就越大，變換器的效率就越低。因此，開(kāi)關(guān)損耗的存在限制了變換器