复合电源能量匹配与多目标模糊控制策略研究

分析了复合电源纯电动汽车的电源结构和工作模式,依据纯电动汽车基本性能指标对复合电源进行了能量匹配,制定了能源安全约束,并基于此制定了多目标模糊控制策略。仿真结果表明,所提出的控制策略能够充分发挥超级电容的优势,可提升纯电动汽车续驶里程、合理分配复合电源功率及减小车速误差。     

基于小波变换-模糊控制的复合电源能量管理

以锂电池-超级电容构成的复合电源电动汽车为研究对象,在满足动力性能的前提下,为实现超级电容在合理的荷电状态（SOC）下承担高频率信号,且锂电池承担低频率信号的目标,建立了实时小波变换-模糊控制的能量管理控制策略。基于Matlab/Simulink和ADVISOR软件搭建整车模型,并在NEDC循环工况下进行仿真测试。仿真结果表明,与单一锂电池相比,在小波变换-模糊控制策略下,复合电源锂电池的驱动峰值电流降低了20.68%,寿命提高了16.74%。搭建了按一定比例缩小的复合电源系统试验平台,并在NEDC工况下进行试验验证。结果表明,小波变换-模糊控制策略对复合电源电动汽车的能量管理具有良好的控制效果。     

考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略

为提升高温环境下电源系统的综合效率,通过分析电动汽车热管理和能耗模型,提出一种考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略,并在CATC、NEDC工况下分别与单一电源电动汽车和采用常规策略的复合电源电动汽车进行对比仿真。结果表明,相对于单一电源,采用复合电源方案的电动汽车电源系统能量回馈提升3.6%以上,综合能耗降低3.3%以上,电池最终温度下降3.51℃以上;相对于采用常规策略的复合电源电动汽车,考虑电池热管理的复合电源功率分配控制策略提升超级电容参与度,使复合电源系统能量回馈提升1.8%左右,综合能耗降低1.2%左右,电池最终温度降低1.25℃左右,从而验证了该策略的有效性。     

纯电动汽车复合电源系统控制的仿真研究

基于Advisor2002在Matlab/Simulink环境下搭建复合电源纯电动汽车仿真模型,分别设计了基于模糊控制和模糊神经网络的复合电源的功率分配策略,分别在CYC-ECE和CYC-UDDS道路循环工况下进行仿真。仿真结果表明,复合电源中蓄电池的放电电流明显减小,SOC变化减缓,增加了汽车的续驶里程,验证了复合电源的优越性;基于模糊神经网络的功率分配策略能更好的实现功率分配,超级电容能更好地发挥主动调节作用。     

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。     

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。     

纯电动汽车复合储能系统能量管理策略

针对纯电动汽车单电池系统功率密度低、大电流充放电能力差等问题,设计了锂电池-飞轮电池复合储能系统,提出了基于工况识别的自适应小波变换-模糊控制能量管理策略,将需求功率分解成低频成分和高频成分,并分别将其分配给锂电池和飞轮电池。最后,将所提策略与逻辑门限能量管理策略进行比较分析。结果表明：所提出的自适应小波变换-模糊控制能量管理策略可以有效减缓锂电池受到的峰值电流冲击,延长其使用寿命,增强纯电动汽 车的整体性能。     

电动汽车锂电池组充电均衡控制方法研究

锂电池组是电动汽车的主要驱动能源,然而尚不成熟的电池均衡充电技术成为制约电动汽车普及化的最大瓶颈。本文针对锂电池组中因单体电池性能差异造成能量不一致性的不良影响,以各单体电池电压为控制变量,提出一种基于模糊控制的锂电池组充电均衡控制方法。并通过MATLAB仿真分析得出:在充电均衡过程中,利用模糊控制方法调节PWM的占空比,电池组能够较好地完成各单体电池间的能量均衡,证明了该方案的可行性。     

基于Radau伪谱法的复合电源电动汽车能量管理策略优化

本文中提出一种基于Radau伪谱法的能量管理策略优化法,利用全局插值多项式对系统中状态变量与控制变量进行逼近,由插值多项式的导数近似动力学方程中状态变量的微分方程,将最优控制问题(OCP)转化为待优化变量的非线性规划(NLP)问题进行求解。以加入惩罚因子的电池寿命模型为目标函数,将复合电源电动汽车中的电池使用寿命(电池可循环次数)与单一电池能量源在NEDC循环工况下对比分析,结果表明,伪谱法优化的复合电源可减小电池组的安时流通,缩小电流、功率波动范围,其电池组功率、超级功率均与需求功率出现了分段的线性关系,且复合电源中电池等效寿命较单一电池能量源提高25.61%,本文中为复合电源的能量管理策略提供了一种快速、稳定的优化方法,为匹配最优系统参数奠定基础,还可作为其他优化策略的评估基准。     

电动汽车用复合电源的建模与仿真研究

复合电源对电动汽车的续使里程和动力性发挥着巨大的作用,文章对蓄电池-超级电容纯电动汽车的能量管理策略进行分析。分析了纯电动汽车行驶中的四种工作模式以及行驶中受到的阻力,并建立相应的汽车能量管理策略的数学模型。     

混合动力汽车复合电源参数优化与试验研究

提出了混合动力汽车用复合电源系统的构型及其控制策略,分析确定了满足整车动力性能要求和工程约束下复合电源参数的范围.以动力性指标为约束,能耗最小、电源成本最低和电池峰值电流最小为目标函数,采用NSGA-Ⅱ算法对复合电源参数进行了多目标优化.仿真结果验证了优化的有效性.对复合电源和单一电池的功能样机进行了循环工况试验.结果...     

一种新型电动汽车复合电源结构及其功率分配策略

为提高电动汽车复合电源工作效率和保证电池组安全,提出了一种新型复合电源结构,通过对切换开关和DC-DC的控制,实现UC/Batteries和Batteries/UC两种复合电源结构的功能。在此基础上,设计了新型复合电源的7种工作方案,并根据SD-EV试验样车的锂电池组与电机的工作电压和电机功率需求特性完成系统的参数匹配。考虑DC-DC效率、锂电池组SOC和超级电容SOC等因素,基于功率平衡控制规则提出了不同工作方案的功率分配策略。在Matlab/Simulink中的仿真结果显示,新型复合电源能多方案工作,并有效提高复合电源工作效率和保证锂电池组的充放电安全;而搭建试验台进行验证测试的结果表明,与UC/Batteries和Batteries/UC复合电源相比,新型复合电源的综合效率分别提高了9%和4%。     

电动汽车电池管理系统的研究与实现

随着电动汽车发展的热潮一浪卷一浪,我国电池管理技术趋于成熟。现在的产业链打通也为日后向更高层次的电池运用管理打下了坚实的基础。为解决电动汽车电池管理系统的问题,研究了一种基于电压、电流、温度和阻抗的电池管理系统。首先,分析了系统工作原理,确定了蓄电池电压和电流控制策略;然后,设计了一种新型电池充放电管理算法,并基于Matlab开发出了上位机软件;最后,对所设计的系统进行验证。     

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。     

电动汽车蓄电池组电池管理及其状态检测

电动汽车蓄电池组的工作状态主要指各电池在工作时的端电压、工作电流和温度3个参数的变化情况。对电池工作状态的检测通常有集中式检测法和分布式检测法,采用“部分”集中、“整体”分布的思路,将电池分成若干分组,每个分组集中检测,各分组分布检测,同时,采用“桥电容”技术解决了蓄电池组单体端电压检测中存在的参考点选择和被测电池与检测设备隔离的问题,形成了一种具有完全隔离功能的集中／分布式检测法。经过试验,该检测法电压、电流和温度采集功能正常,数据准确、可靠。     

双电机驱动电动汽车再生制动控制策略研究

以能量回收最大化为目标,提出一种双电机驱动电动汽车再生制动模糊控制策略,通过分析再生制动原理,考虑ECE法规、理想制动力分配曲线、电机、电池功率等约束,利用模糊控制理论确定电机制动所占比例,在保证制动方向稳定的前提下,合理分配前、后轴制动力,协调机电复合制动力。利用MATLAB/Simulink对控制策略进行不同工况下的仿真和硬件在环试验验证,结果表明:所设计的控制策略可实现机电复合制动系统的协调工作,有效延长续驶里程。     

电动汽车电源变换器的柔性安全设计

根据电动汽车电源变换器功率开关管的温度-电流特性,提出了基于温度变化的动态电流限制方法,用来避免功率开关管过热及由过热保护而引起的切断电源变换器输出功率的现象,保证电动汽车的安全运行。在此基础上开发了单片机测控单元,实现功率开关管电流、温度的监测以及电源变换器输出电流的实时调节,保证电源变换器的持续、安全工作。通过车载CAN网络,实现电源变换器与整车监测系统的通信。     

电动汽车车载电池快速更换装置的研究

为了解决电动汽车充电等待时间较长的问题,快速更换电池是一种行之有效的办法。该文设计了一种车载的电动汽车电池快速更换装置,并对其电池卸载过程和安装过程进行了实验。结果表明,该装置完成一次电池更换所需时间为44s,有利于促进电动汽车换电模式的推广应用与发展。     

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%。     

纯电动汽车复合电源系统仿真研究

对纯电动汽车的复合电源系统结构和工作原理进行了介绍。基于MATLAB／SIMULINK平台建立了复合电源系统仿真模型,并以简单易行、最大限度保护蓄电池、提高能量回收效率为前提,为复合电源系统设计了功率分配控制策略,以此策略为基础完成了对复合电源系统的整车仿真。仿真结果表明所设计的功率分配控制策略能充分发挥复合电源的特点,在延长蓄电池使用寿命的同时提高了整车动力性。