混合能量存储系统中直流变换器在峰值电流控制下的混沌问题EI北大核心CSCD

由于超级电容的工作电压范围广,直流变换器在无电流补偿的峰值电流控制下出现分岔,甚至产生混沌现象。本文中研究了双向直流变换器在超级电容和电池主动并联混合能量存储系统应用中的控制问题,确定了发生分岔时电池和超级电容的工作电压关系。结果表明,采用电流斜坡补偿方法,可使直流变换器在电池和超级电容的工作电压范围内不发生分岔和混沌现象,改善了控制质量。     

The Design of Hybrid Energy Storage System for Hybrid Electric Vehicles

针对动力电池在混合动力汽车中频繁大功率充放电的问题,采用了电池和超级电容并用的能量存储系统,利用超级电容高功率特性来改善储能系统的性能.本文研究了电池与超级电容直接并联和主动并联两种混合能量存储系统,后者采用零电流转换软开关直流变换器来连接超级电容和电池.在Matlab Simulink平台建立零电流转换软开关直流变换器的动态模型、超级电容和电池模型,并在AVL Cruise中进行仿真.结果表明:直接并联方案不能充分发挥超级电容的能力;而主动并联方案降低了纯电动工况和制动能量回收工况下电池的峰值电流,电池端电压变化范围缩小,能量效率比单一电池的能量存储系统提高了14.92％.另外,由于采用了模糊PID控制算法,改善了动态响应性能.     

客车运行中常出现的“莫名其妙”问题——电磁兼容问题（九）

上一期介绍了电动客车的基本结构和关键零部件,本期重点介绍电动客车直流／直流（DC／DC）变换器的电磁兼容性能。电动客车DC／DC变换器主要用于对动力电源的输出进行控制,实现动力电池（或超级电容）与电机控制器之间的电压匹配以及能量传递,或者将动力高压电变换为给辅助蓄电池和低压电气系统供电的低压电,其电路结构既包含了高压、大电流的主电路,又包含了低压、小电流的控制电路（如图所示）。     

客车运行中常出现的“莫名其妙”问题——电磁兼容问题(九) (九)电动客车关键零部件电磁兼容特性(2)

上一期介绍了电动客车的基本结构和关键零部件,本期重点介绍电动客车直流/直流(DC/DC)变换器的电磁兼容性能。电动客车DC/DC变换器主要用于对动力电源的输出进行控制,实现动力电池(或超级电容)与电机控制器     

基于模糊PI控制的超级电容再生制动系统研究与分析

超级电容型再生能制动能量回收技术,吸收车辆制动时剩余能量,并反馈至牵引网络中。传统控制策略采用基于PI控制的双向DC/DC变换器,但容易造成超级电容的过充、过放情况的发生,未考虑超级电容储能状态,因此效率较低。提出一种基于模糊PI控制的双向DC/DC变换器控制策略,引入超级电容实际储能情况,提高了系统效率。     

模糊PID控制的电动汽车再生制动系统变换器的研究

提出了利用超级电容作为储能元件实现电动汽车再生制动的能量回收方案,分析了电动汽车控制系统的双向DC/DC变换器和电机驱动器的驱动降压电路、制动升压电路,设计了该控制系统的模糊自整定PID控制器。通过仿真研究表明,在车辆驱动降压变换时,模糊自整定PID控制的超级电容器在150 A左右的大电流放电情况下,超级电容仍能维持2.5 s的指定电压输出,车辆在额定功率下工作,通过降压变换,超级电容储存的能量迅速供给电机,有效提高了驱动电流,改善了起动及加速性能,有效增加了续驶里程。在制动升压变换时,模糊自整定PID控制的超级电容器电流基本跟随指令值上下波动,超级电容电压从120 V不断上升,使得该电容器的储能能力得到充分利用,实现了高水平的能量回收。     

基于相位校正的PT控制CCM Buck变换器研究

以CCM Buck变换器为例,分析PT控制CCM Buck变换器的控制特性,以及输出电容ESR较小时,低频振荡现象的产生机理,输出电压与电感电流之间的相位关系,并据此得到了相位校正方案.仿真和试验结果验证了PT控制CCM Buck变换器相位校正方案的正确性和可行性.     

超级电容牵动电源革命

超级电容是近几年才批量生产的一种无源器件，介于电池与普通电容之间。它具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，并且重复使用寿命长，放电时利用移动导体间的电子(而不依靠化学反应)释放电流，从而为设备提供电源。     

串联式复合电源再生制动系统恒流控制

再生制动技术可以有效回收车辆制动能量，是提高电动汽车续驶里程的重要途径，超级电容具有高功率密度、高效率的特点，利用蓄电池-超级电容组成的复合电源作为电动汽车的储能装置可以改善电池工作状态，提高电池寿命及可靠性，并提高能量回收率。目前使用复合电源（蓄电池-超级电容）进行再生制动的电动汽车多采用并联形式，针对此类状况，基于无源串联复合电源结构设计其再生制动系统，其主要由电机、超级电容组、整流桥和控制器组成。在控制策略上，采用电压反馈恒定电流制动方式，基于脉冲宽度调制（PWM）控制，在制动过程中根据电动汽车车速与超级电容端电压实时调节PWM的占空比以实现目标制动电流恒定。在MATLAB/Simulink平台上建立再生制动系统仿真模型，验证所提控制策略的有效性，并利用某电动汽车对所设计系统进行滑行、制动等试验。研究结果表明：相比有源并联式复合电源，该系统不需要DC/DC转换器，结构及控制简单，该系统能够较好地实现制动能量回收，所采用的控制策略能够有效地实现恒电流制动，电制动减速度稳定，同时具有较高的能量回收率。     

级联式三相交错并联Boost变换器控制策略研究

研究了永磁同步电机控制器直流侧前置三相交错并联Boost变换器的级联系统。在忽略输出电容和输入电感内阻的前提下,通过状态变量重构,建立了级联式三相交错并联Boost变换器的小信号数学模型,分析了负载电流波动对母线电压稳定性的影响,并提出了基于负载电流和母线电压偏差前馈的双闭环控制策略。仿真和试验结果表明,该控制策略可有效抑制母线电压的波动。     

电动汽车复合电源能量管理控制策略

动力电池、超级电容复合电源兼具动力电池和超级电容二者之长,在保证电动汽车良好的动力性和制动性能的同时,避免动力电池承受大电流的冲击和电池频繁充放电,延长电池使用寿命,提高充放电效率。此外,最大限度地回收制动能量,提高整车的经济性。本文对传统的复合电源控制策略进行了归类,并指出了传统控制策略的优缺点,对国内外复合电源的研究及所对应的新型的控制策略做了简述。最后通过分析,提出了今后研究复合电源能量管理控制策略的方向。     

基于新能源的装备电池保障设备研究

针对军械装备电池应急充电困难、检测与修复手段缺乏等问题,设计了采用太阳能电池和交流电源作为输入能源,蓄电池和超级电容储能的装备电池保障设备,输出2路电压0~15 V可调、电流0~5 A可调,可为装备电池提供性能检测、修复、常规及快速充电,也可为装备应急供电。     

复合电源式混合动力公交车功率分配策略研究

利用AVL/Cruise仿真软件建立了复合电源混合动力汽车模型,针对复合电源与单一电池性能的差异,基于模糊控制的思想,在MATLAB/Simulink下设计了整车功率分配策略与电池、超级电容SOC平衡策略,提出了基于车速的超级电容期望SOC平衡方法。通过仿真,验证了控制策略,达到了预期的控制效果。与采用逻辑门限的控制策略相比,电池的使用率降低了85.6%,燃油经济性提升了2%,可在不影响经济性的前提下延长复合电源中的电池寿命。     

汽车空气悬架非线性混沌分析

针对汽车空气悬架复杂的非线性行为,研究空气悬架迟滞非线性动力学系统的全局性态。采用基于实测数据建立的非线性空气弹簧以及非线性轮胎模型,分析汽车悬架中的非线性弹簧力和阻尼力,建立汽车二自由度垂向非线性系统动力学模型,对非线性悬架系统的混沌运动进行研究。在单频正弦路面激励情况下,仿真计算得到系统的响应,分析单频正弦激励下系统的分岔图、庞加莱映射、李雅普诺夫指数图。结果表明,汽车非线性空气悬架系统中存在混沌现象,在发生分岔现象时表现为叉形分岔,而且典型的倍周期分岔是系统从有序通往混沌的道路之一。     

基于小波变换的燃料电池混合动力系统多能源管理策略研究

设计了一种由燃料电池、超级电容和锂离子电池组成的新型混合动力系统;提出了一种基于小波变换的燃料电池混合动力能量管理策略,实现了按功率需求的变化频率对燃料电池、超级电容和锂离子电池进行能量分配,从而改善了系统的性能,延长了部件寿命;进行了该系统的建模和仿真,结果表明该方法可以很好地实现功率分配,满足设计要求。     

一种三相交错并联Boost变换器内模控制策略研究

针对前置于永磁同步电机控制器直流侧的三相交错并联Boost变换器系统,在忽略电感和开关管内阻的情况下,建立了三相交错并联Boost变换器的小信号模型,并基于该模型设计了电流环和电压环内模控制器,仿真和试验结果表明,相较于传统的PI控制,内模控制能够更好地抑制母线电压波动。     

电动汽车用动力电池之超级电容电池

1超级电容的类型 超级电容（Supercapacitor）电池是与蓄电池相似而又不同的一类储能装置。超级电容又名电化学电容（Electro—chemical Capacitors）、双电层电容（Electrical Doule—Layer Capacitor）、黄金电容、法拉电容，是通过极化电解质来储能的一种电化学元件。     

汽车制动能量再生系统复合储能方式研究

对由铅酸电池与超级电容并联,并在铅酸电池与超级电容之间采用两象限DC/DC转换器控制的复合储能方式进行研究,建立其简化的等效电路模型,并从能量流的角度出发建立复合储能系统能量流模型,在Matlab/Simulink环境下对模型进行仿真计算,并在课题组搭建的汽车能量再生系统硬件在环仿真试验台上进行了试验,结果表明复合储能器能量回收率远高于单个储能器回收的能量值,并且复合储能系统的使用有利于制动能量回收与利用的优化管理。     

基于白果壳活性炭制备的超级电容及电化学性能分析

纯电动车电池的充电性能严重制约电动汽车的普及。超级电容电池可以在短时间内迅速充满电量,成为电动汽车电池发展的方向之一。此次实验以白果壳为原材料,采用传统物理活化法备制活性炭,作为电极材料制作双电层超级电容。在实验过程中发现,当活化温度达到900℃,活化时间为1h,可备制出比表面积为1103.54m2/g活性炭。1000次循环测试后,比电容保持率达到85.9%。     

纯电动汽车复合储能系统参数匹配及控制策略

为了解决纯电动汽车用动力电池功率密度低、大电流充放电能力差和循环使用寿命短等问题,以超级电容与动力电池组成的复合储能系统为研究对象,提出了基于典型循环工况的复合储能系统参数匹配优化方法;在满足各循环工况对复合储能系统能量需求与功率需求的前提下,以动力电池容量和超级电容容量为优化变量,对复合储能系统总成本与总质量进行了多目标优化。在此基础上,根据电机需求功率及超级电容荷电状态,以减小动力电池输出电流为目标,制订了基于滤波思想的基本规则控制策略;为更好地适应不同的循环工况,提出了复合模糊控制策略,其中主模糊控制器基于电机功率需求、动力电池荷电状态和超级电容荷电状态得到动力电池输出功率初次分配系数,子模糊控制器根据电机功率需求和超级电容当前荷电状态与其目标值的差值得到动力电池输出功率修正系数,二者协同作用得到动力电池最佳输出功率,并对整车动力性、经济性、动力电池电流和温度特性进行了仿真分析。结果表明:采用所提出的复合储能系统及2种控制方法与单一动力电池的纯电动汽车相比,百公里加速时间分别缩短了6.89%和9.85%,NYCC工况下总能耗分别降低了14.15%和19.08%,动力电池最大电流分别降低了63.4%和65.17%,动力电池温升分别降低了22.87%和61.53%。