電動汽車關(guān)鍵技術(shù)

1、本文對電動汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源進行研究。復(fù)合電源由超級電容和蓄電池并聯(lián)構(gòu)成，它將蓄電池的高比能量和超級電容的高比功率的優(yōu)點結(jié)合到一起。超級電容可以在電動汽車啟動、加速、爬坡時提供強大的電流，避免了因大電流放電而損壞了蓄電池，延長了蓄電池的使用壽命;在電動汽車下坡或制動時，反饋的大電流被超級電容所吸收，實現(xiàn)了能量回收，同時也保護了蓄電池不受大電流的沖擊而損壞。本文的研究內(nèi)容可以作為解決電動汽車電源技術(shù)的初步探索。首先，本文對復(fù)合電源各元件的特性進行分析研究，在充分掌握蓄電池、超級電容和雙向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)進行匹配，并根據(jù)復(fù)合電源的控制目標，制定了復(fù)合電源的控制策略，運用Matlab/Simulink進行復(fù)合電源和單一電池電源在道路循環(huán)下的仿真，研究超級電容是否對蓄電池有“削峰填谷”的作用，仿真結(jié)果表明，超級電容在電動汽車加速時提供能量，制動時回收能量，避免了蓄電池的大甩流充放電，不僅只蓄電池起到了保護作用，還能有效延長電動汽車的續(xù)駛里程;最后，根據(jù)復(fù)合電源對雙向DC/DC變換器的設(shè)計要求，運用軟件Protel設(shè)計出雙向DC/DC變換器，并運用軟件 Matlab/Simu

3、link對它進行仿真，仿真結(jié)果驗證了理論計算的正確性。再制作出雙向DC心C變換器，應(yīng)用在以后的復(fù)合電源臺架試驗中。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 erteehllologyofeleetrievehiele.First， theeharaeteristiesofeomPonentsofthehybridPowersystemwereresearehed. O

6、nthebasisofPredominatingtlieeharaeteristiesofbattery， ultraeaPaeitorandbidireetiozl-一 alDC/DCeon、戶erter， thestruetureeharaeteristiesandworkPattemsofthesystem認一eredetermined、Seeond， themodelsofeomPonentsofthesystem認廠ereresPeetivelyestablished、 xsillgaPProPriatemethodofmodelingandthemodelswerePaekedas

7、seParatemodules withtheideaofusingmoduleinordertoaPPlytothemodelsofthesystem.Third， aeycle ofroadandvellieleParametersweredeterminedandtheaPProPriatematchingParameters wereseleeted.Aeeordingtocontrolobjeetiveofthesystem， thecontrolstrategyofthes)stoms認 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國內(nèi)研究現(xiàn)狀.，.2國外研究現(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超級電容的特性研究.，.1322.1超級電容的組成及原理.13超級電容的充放電特性.，.14超級電容的溫度特性.，.巧超級電容的循環(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電壓計算子模塊.，21電流計算子模塊.23目錄碩士論文荷電狀態(tài)計算子模塊.233.4超級電容模型.······························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電機驅(qū)動功率的選擇.，.334，2.3蓄電池參數(shù)選擇.，.，.，.354.24超級電容參數(shù)選擇.，.364.3控制策略的制定.、.，.，.37復(fù)合電源控制目標.，.，.37邏輯門限控制策略的制

14、定.，.384.4仿真結(jié)果分析.、.，.40仿真軟件說明.，.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.505.1雙向DODC變換器的設(shè)計要求，.，.505.2雙向DC/DC變換器拓撲結(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.，.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.，.56電路參數(shù)的設(shè)計.57.1占空比計算.，.57.2儲能電感的設(shè)計.58.3紋波電流計算.，.60碩上論文電

15、動汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究.4紋波電壓計算，.，.、.60.5濾波電容的設(shè)計.，.61.6元件損耗計算.，.，.，.625.5雙向DC/DC變換器控制電路的設(shè)計.64 WM控制的研究.，.，.，.64閉環(huán)控制電路設(shè)計.，.，.，.，.“.1軟啟動電路，.，.66.2脈沖頻率與死區(qū)時間.67.3保護及干擾抑制電路，.，.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.81碩士論文電動汽車關(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題，“節(jié)能減排”在世界各國政府產(chǎn)業(yè)政策中都處于重中之重的地位。為此世界各國的政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界等正在加大對電動汽車開發(fā)的力度，加速電動汽車的商品化步伐。電動汽車將使能源的利用多元化和高效化達到能源可靠、均衡和無污染地利用的目的l3。從環(huán)保的角度來看，電動汽車是無排放交通工具，即使計及發(fā)電廠增加的排放，總量

17、上來看，它也將使空氣污染大為減少。此外，電動汽車比傳統(tǒng)的燃料汽車更易實現(xiàn)精確的控制。在電動汽車的部件中，電源是電動汽車的心臟，電源技術(shù)是電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)。電動汽車對電源的要求主要有:1.高比能量，以提供較長的一次充電續(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，以降低車輛使用期內(nèi)的運行成本。4.制造成本低廉，原材料來源豐富，它涉及到基本建設(shè)費用等。5.充電快、效率高、設(shè)備簡單。6.低的自放電率，使用安全，更換簡便，可回收性好。電動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、價格便宜、正不斷地

18、被應(yīng)用到電動汽車上4。但是目前電池技術(shù)發(fā)展緩慢，存在很多不足。蓄電池單獨作為電動汽車的電源就存在以下問題:1.蓄電池的比功率太低，電動汽車很大一部分功率將消耗在無效載荷上，所以不能滿足電動汽車對起步、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用。4.廢舊蓄電池的環(huán)保問題。5.蓄電池的充電時間長，給消費者帶來諸多不便。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，這樣不但給電動汽車增加了重量，而且整車的成本也會增加。電池問題始終得不到很好的解決，致使電動汽車始終難與燃油汽車競爭。于是電動

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、超級電容、太陽能等作為電動汽車新的車載能源，但還在實驗試制階段，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，我們想到用超級電容和蓄電池組合成復(fù)合電源，充分利用超級電容比功率高和蓄電池比能量高的特點s。超級電容可以在電動汽車啟動、加速、爬坡時提供強大的電流，避免了因大電流放電而損壞了蓄電池，延長了蓄電池的使用壽命;在電動汽車下坡或制動時，反饋的大電流被超級電容所吸收，實現(xiàn)了能量回收，同時也保護了蓄電池不受大電流的沖擊而損壞。復(fù)合電源在電動汽車上的應(yīng)用，具有重要意義，它使得電動汽車對蓄電池比能量和比功率的要求分離開來【l。

20、蓄電池設(shè)計可以集中于對比能量和循環(huán)壽命要求的考慮，而不必過多地考慮比功率問題。由于超級電容的負載均衡作用，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，超級電容可以迅速高效地吸收電動汽車制動產(chǎn)生的再生動能。由于超級電容的負載均衡和能量回收作用，電動汽車的續(xù)駛里程得到極大地提高。同時，復(fù)合電源中由于有了超級電容的加入，全部的能量或功率不是由一個部分來提供，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，提高每個部分的工作效率，系統(tǒng)的尺寸、重量以及成本都會有大幅度地降低?？傊?，復(fù)合電源的應(yīng)用使電動汽車滿足動力性、經(jīng)濟性的要求，提高了電動汽車的實用性，具有重要的實用價值和廣闊的

21、發(fā)展前景。.2復(fù)合電源研究現(xiàn)狀:21國內(nèi)研究現(xiàn)狀近年來，由于大型公交車在整個交通運輸體系中扮演著重要角色，電動汽車技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用，對緩解能源危機、促進環(huán)境保護有著極為重大的意義。電動汽車的研制開發(fā)已經(jīng)成為我國治理環(huán)境污染、減少石油能源開支以及使我國的汽車工業(yè)走向全世界的關(guān)鍵突破口。而復(fù)合電源的研制與開發(fā)可以進一步提高電動汽車的經(jīng)濟性及動力性，降低整車成本和使用費用，加快電動汽車在我國推廣應(yīng)用的進程，盡快使我國汽車工業(yè)在世界汽車舞臺上占有一席之地。因此，國內(nèi)一些汽車公司和高校已經(jīng)加快了對復(fù)合電源的研制工作，并且已經(jīng)取得了相應(yīng)的進展。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、同研制純電動旅游客車“BFc6llo一Ev”7。該車使用安裝了鏗電子電池組、超級電容儲能系統(tǒng)以及先進的多能源管理控制系統(tǒng)、交通驅(qū)動系統(tǒng)，目前己通過整車型式認證試驗，主要技碩土論文電動汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究術(shù)指標達到或超過預(yù)定要求。吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院混合動力客車研究組負責(zé)承擔(dān)解放牌混合動力城市客車車載部件的實驗工作，對電池裝置進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)合電源的開發(fā)打下了堅實的基礎(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，即仿真軟件的編寫及開發(fā)階段工作，已經(jīng)可以進行各種連接及參數(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(超級電容)的結(jié)構(gòu)47，該課題也在進行相關(guān)的研制工作?？傊瑖鴥?nèi)對由蓄電池和超級電容構(gòu)成的復(fù)合電源的設(shè)計與控制理論的研究還剛剛起步，雖然對超級電容的研究和生產(chǎn)已經(jīng)有了很大的進展，但對復(fù)合電源的研究還比較少，還需要長時間的努力。在以后的幾年內(nèi)，復(fù)合電源的研究必然會引起人們的高度重視。國外研究現(xiàn)狀在國外，復(fù)合電源作為電動汽車電源裝置已經(jīng)有原型車問世，不少企業(yè)及機構(gòu)的研究已經(jīng)取得了一定的進展。Fl八 TCinquecentoEletra使用Sonnensehein公司的鉛酸電池和 AlsthomAleatel的超級電容構(gòu)成復(fù)合電源。性

24、能測試結(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和超級電容組成的混合儲能系統(tǒng)，并進行相關(guān)的性能測試。該儲能系統(tǒng)使用4OxZ的Panasoni。超級電容，用超級電容作為負載均衡裝置使閥控鉛酸電池更好地運用于電動汽車。澳大利亞一家科研機構(gòu)研制出一臺電動汽車，采用的是鉛酸電池和超級電容混合，電動機采用永磁無刷直流電動機。在電動汽車啟動時，由超級電容提供能量，采用降壓斬波驅(qū)動;正常運行時，由蓄電池提供所需能量，采用升壓斬波驅(qū)動68。ISE公司將Maxwe

25、ll的超級電容整合到汽油、柴油和燃料電池混合動力車之中。特別需要說明的是，自從開發(fā)ThundercaPn超級電容系統(tǒng)，ISE已經(jīng)將其動力系統(tǒng)引入到汽一電混合動力車、柴一電混合動力車、氫一電混合動力車和燃料電池混合動力車的設(shè)計之中。清潔運行、安靜、低維護要求的車輛己經(jīng)走上了一些美國的城市，包括 LongBeach和SacramentoCA。ISE己經(jīng)與西門子及Flyer公司結(jié)成伙伴關(guān)系，共同生產(chǎn)這些混合動力車。目前，在ISE的混合動力和燃料電池公交車上，有3萬多超級電容器在工作，緒論碩士論文提供超過7500萬法拉的電力驅(qū)動和再生剎車功率。早在2006年初，Bartley就估計超級電容供電的公交車

26、隊己經(jīng)提供了超過200萬英里的清潔、可靠的服務(wù)，為我們的星球提供了清潔的運輸服務(wù)。IsE公司新業(yè)務(wù)經(jīng)理 TomBartley說:“電池具有高能量的能力，而超級電容具有高功率的能力，在優(yōu)化的混合儲存系統(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，正是ISE動力系統(tǒng)設(shè)計的實質(zhì)。超級電容提高了動力性、可靠性和車載能量儲存裝置的耐久性，公交車配備它之后，對加速環(huán)保運輸工具的社會影響和生存發(fā)展有著重要的作用?！?5l以上可以看出，國外對復(fù)合電源的研究已卓有成效，相信在不久的將來，在電動汽車上，復(fù)合電源會得到更廣泛的應(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，由于電動汽車的發(fā)展，人們對其

27、車載電源也越來越關(guān)注，許多科研單位都對蓄電池和超級電容組成的復(fù)合電源開展了研究工作。對復(fù)合電源進行建模及仿真分析是復(fù)合電源設(shè)計必不可少的環(huán)節(jié)，同時隨著研究地不斷深入，如何精確描述復(fù)合電源模型、開發(fā)實用復(fù)合電源仿真平臺已成為墮待解決的關(guān)鍵問題腳。復(fù)合電源的建模包括蓄電池、超級電容模型建立的過程，還包括對控制器及控制策略的建模過程，其中對蓄電池、超級電容的建模是復(fù)合電源建模的關(guān)鍵。而對蓄電池及超級電容建模又包括四個關(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)的辨識以及模型驗證。蓄電池和超級電容的建模研究方法有很多，主要分為基于理論分析的機理建模方法和基于試驗測試數(shù)據(jù)的試驗建模方法兩大類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)的動態(tài)方程，實際應(yīng)用比較復(fù)雜，大多數(shù)情況下用作理論上的推導(dǎo)。試驗分析法是通過大量的充放電和脈沖動態(tài)響應(yīng)試驗，取得測量數(shù)據(jù)，進行試驗反映動態(tài)性能的試驗建模，利用計算機工具和系統(tǒng)辨識方法，它是比較可行的現(xiàn)代方法。在國外，特別是技術(shù)比較先進的美、日、歐，對蓄電池和超級電容試驗建模的研究非常重視，已成為當前研究的熱點;在國內(nèi)，對蓄電池和超級電容試驗建模的研究也有所進展。在國內(nèi)外已經(jīng)發(fā)表的動態(tài)試驗建模過程中，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)來模擬蓄電池的動態(tài)特性。與其他性能模碩士論文電動汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究型如簡化的電化學(xué)機理模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型相比，它可寫出解析的數(shù)學(xué)方程，便于分析和應(yīng)用，并且模型參數(shù)辨識試驗容易執(zhí)行，另外在模型中容易考慮溫度的影響，適合電動汽車上應(yīng)用。其中只有內(nèi)阻模型在實際中有所應(yīng)用，該模型結(jié)構(gòu)簡單，參數(shù)測量方便，但模型的精確度不高。超級電容模型的描述也是其中一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前，超級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建模參數(shù)必須要經(jīng)過復(fù)雜的試驗才能得到，比較難以實現(xiàn)。所以現(xiàn)在廣泛采用的超級電容模型還是經(jīng)典RC模型，模型中各參數(shù)可以通過設(shè)定的直流充放電試驗進行模型參數(shù)

30、辨識。復(fù)合電源控制策略研究概況近年來，隨著復(fù)合電源的應(yīng)用越來越廣泛，相應(yīng)的研究也不斷深入。在國外，有對超級電容加DC心C變換器的變化結(jié)構(gòu)和其控制算法進行研究的，也有研究復(fù)合電源的仿真及優(yōu)化方法的;而在國內(nèi)研究復(fù)合電源的單位和個人也越來越多，吉林大學(xué)就有人通過仿真分析蓄電池和超級電容組成的復(fù)合電源在脈沖充放電方面的優(yōu)勢，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發(fā)奠定基礎(chǔ)6v?？傮w看來，目前國內(nèi)外除了對復(fù)合電源的建模進行研究外，還對超級電容在電動汽車上與其它電源共同工作時的控制策略進行了研究與仿真?，F(xiàn)有的復(fù)合電源控制策略基本上都是利用的邏輯門限的方法，這

31、個方法基本上在上個世紀80年代中期就提出來了。此方法預(yù)先對若干個控制參數(shù)設(shè)定一些控制門限值，制動或驅(qū)動時，根據(jù)計算的實時參數(shù)值與對應(yīng)門限值的大小關(guān)系，做出邏輯判斷和發(fā)出控制指令。由于僅用一個控制參數(shù)難以保證控制的準確性，因此，目前邏輯門限控制策略通常有若干個控制參數(shù)。邏輯門限控制策略的特點是簡單實用，它可避免一系列繁雜的理論分析和對一些不確定因素的定量計量。它不需要建立具體系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并且對系統(tǒng)的非線性控制很有效，整個控制過程比較簡單，結(jié)構(gòu)原理上比較容易實現(xiàn)。同時，如果控制參數(shù)選擇合理，則可以達到比較理想的控制效果，能夠滿足各種車輛的要求。但在車輛實際運行中，對于蓄電池和超級電容時刻改變的

32、狀態(tài)，這種控制算法就缺少了實時性，控制邏輯比較復(fù)雜，波動較大，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)過反復(fù)試驗得出的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，缺乏嚴謹?shù)睦碚撘罁?jù)，對系統(tǒng)穩(wěn)定性品質(zhì)無法評價。在復(fù)合電源中，邏輯門限的方法可概括如下:即通過一些具體的數(shù)值對蓄電池和超級電容的工作區(qū)間加以限制，并且當超級電容電量不足時，用蓄電池給它充電。對于用蓄電池給超級電容充電的思想，雖然可以平衡電容的電量，以備突然急加速時電緒論碩士論文容可以瞬時提供大功率，但充電過程中必然存在能量損失，進而影響整車的經(jīng)濟性，所以可以根據(jù)實際情況，取消蓄電池給超級電容充電的部分。除了邏輯門限控制策略，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，與邏輯門限控制相比，它是利用人的經(jīng)驗、知識和推理技術(shù)及控制系統(tǒng)提供的狀態(tài)條件信息，而不依賴物理過程的精確數(shù)學(xué)模型，對于非線性復(fù)雜對象的控制具有較好的魯棒性和實時性，控制性能高，能夠簡化復(fù)雜的控制問題。模糊控制策略與邏輯門限控制策略二者之間的主要區(qū)別是各種門限值的表示方式，模糊控制能將控制參數(shù)進行模糊化處理。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電容之間分配功率，而模糊控制策略的制定可以在邏輯門限控制策略的基礎(chǔ)上，用模糊控制制定一個控制算法，將電機需求功率

34、更合理地分配給蓄電池和超級電容，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)、混合電動汽車中的輔助動力供應(yīng)系統(tǒng)、直流電機驅(qū)動電路、移動發(fā)電系統(tǒng)及其它應(yīng)用場合哪。在電動汽車上，DC心C則廣泛應(yīng)用于蓄電池和逆變器之間。當蓄電池驅(qū)動電機時，DC心C變換器工作在升壓狀態(tài)，通過控制電機輸入電壓，改善電機的驅(qū)動性能和提高驅(qū)動功率。另一方面，DC心C變換器可以將制動時由動能轉(zhuǎn)化而來的電能回饋給蓄電池，提高了整個系統(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)合電源中的超級電容既

35、可以吸收制動再生電能，也可以向電動機提供電能。由于車輛在行駛過程中頻繁加速、減速，而且超級電容輸出特性軟，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電容，會減弱超級電容的負載均衡作用。使用DC心C變換器可以將超級電容的電壓調(diào)節(jié)到蓄電池的電壓范圍內(nèi)，從而可以明顯提高超級電容的負載均衡作用;另一方面，DC心C變換器又可以將電動汽車制動剎車時由機械能轉(zhuǎn)化而來的電能回饋給超級電容，以可控的方式對超級電容進行充電，這對于電動汽車有著非常重要的意義，尤其是在電動汽車需要較頻繁的啟動和制動的城市工況運行條件下，有效地回收制動能量，可使電動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)用在蓄電池和超級電容之間，彌補蓄電池瞬時輸出、輸入功率有限的缺陷。當超級電容輸出能量時，DC心C變換器正向升壓工作，DC心C變換器將超級電容的電壓提高到蓄電池的電壓范圍內(nèi);當超級電碩士論文電動汽車關(guān)鍵技術(shù)復(fù)合電源的研究容吸收能量時，DC心C變換器反向降壓工作。通過加入DC心C變換器和超級電容，達到提高電動汽車加速和減速性能的目的。通常，在復(fù)合電源中，通過電壓控制和回饋電流控制策略來控制驅(qū)動和再生制動。大多數(shù)DC心C變換器是單向工作的，將兩個單向DC肋C變換器反并聯(lián)能實現(xiàn)能量的雙向流動，但是這樣總體電路就會變得復(fù)雜，因此使用雙向DC心C變換器來實現(xiàn)能量的雙向流動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變換器來達到能量雙向傳輸?shù)姆桨赶啾龋p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行兩個方向功率變換的切換。此外，在低壓大電流場合，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變換器具有電路簡化、功率傳輸方向切換方便和低成本等優(yōu)勢。雙向DC心C變換器的廣泛應(yīng)用，吸引了越來越多的研究者關(guān)注。目前雙向DC心C變換器的研究主要在電路拓撲和控制兩個方面49l，研究中的幾個關(guān)鍵問題是:1.探尋新型雙向DC心C變換器軟開關(guān)技術(shù)，從而進一步降低變換器的開關(guān)損耗，并拓寬軟開關(guān)負載適應(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.如何進一步提高雙向DC心C變換器的動態(tài)響應(yīng)。4.如何研制簡單高效的雙向DC心C變換器拓撲。其中，如何在高頻化的同時使用軟開關(guān)技術(shù)降低其開關(guān)損耗，提高效率，成了近年來國際上在雙向DC心C變換器方面的研究熱點。由于變換器總的開關(guān)損耗與開關(guān)頻率成正比，開關(guān)頻率越高，總的開關(guān)損耗就越大，變換器的效率就越低。因此，開關(guān)損耗的存在限制了變換器