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。     

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.     

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%。     

串联式混合动力电动汽车复合电源系统设计

为了解决目前国内混合动力电动汽车普遍采用的是单一蓄电池供电能量存储系统,蓄电池的寿命不能最大化的利用这一问题,在混合动力结构中加入了超级电容器组,分析了超级电容的原理与特性后,在Matlab/Simulink里建立了蓄电池组与超级电容组成的复合电源系统模型,并确定了复合电源系统的拓扑结构以及各元件的选型以及参数匹配,加入复合电源控制策略,并对Advisor进行了二次开发,对比复合电源供电的车辆与单一蓄电池供电在性能与燃油经济性方面的差异。结果表明复合电源系统供电的混合动力车辆能够减小蓄电池组的大电流充放电,并且能够提高混合动力汽车的动力性和燃油经济性。     

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。     

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。     

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。     

考虑PEMFC动态降载特性的FCV制动能量回收协调控制

为使燃料电池汽车(FCV)更大程度回收制动能量,基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)动态降载特性,研究了一种FCV制动能量回收控制策略。建立燃料电池汽车动态特性模型,提出考虑PEMFC动态降载特性时基于协调的制动能量回收控制策略,用自行搭建燃料电池汽车制动能量回收硬件在环(HIL)仿真平台进行仿真。结果表明：与基于规则的控制策略相比,本文提出的基于协调的控制策略下,动力电池荷电状态(SOC)在城市工况下提高1.3%,在高速工况下,提高2.0%;对应的最大冲击度分别降低3.2%、2.1%。因而,燃料电池汽车回收更多的制动能量的同时,制动舒适性有一定程度的提高。     

电动汽车复合电源能量分配策略研究

为实现复合电源能量的合理分配,提出了一种基于PID控制的能量分配策略,该方法通过监测超级电容电压,利用PID算法调节锂电池组的功率输出,从而间接实现复合电源的能量合理分配。在Advisor环境下对该策略进行仿真分析,结果表明,该策略能较好地发挥超级电容"削峰填谷"的作用,避免了大电流对锂电池组的冲击;同时,在汽车制动时可以较好地回收制动能量。通过与逻辑门限策略的对比表明,该策略具有参数易于调整,锂电池组的功率输出曲线更平滑等优点。     

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。     

自适应坡度的复合电源物流车能量管理研究

为提高复合电源纯电动物流车的能量利用率，结合道路坡度对现有的复合电源能量管理策略进行了优化。首先，设计可基于不同道路坡度系数自动调整超级电容输出功率的模糊控制器；然后，采用粒子群优化算法对模糊控制器进行优化；最后，利用MATLAB/Simulink在CYC＿UDDS城市道路工况下设定不同的坡度进行仿真验证。仿真结果表明，所提出的控制策略在固定上坡、固定下坡和实际城市道路坡度下分别可减少3.47%、28.91%和3.94%的能量消耗，更好地发挥超级电容的优势。     

基于超级电容的汽车冷起动辅助电源系统研究

在对汽车冷起动过程进行分析的基础上,结合低温条件下蓄电池和超级电容的放电特性,设计了一种基于超级电容的汽车冷起动辅助电源系统。介绍系统的工作原理,设计系统的硬件电路和控制软件,研究超级电容释放能量的控制策略,并进行试验验证和分析。试验证明该系统有效地改善了汽车冷起动性能,缩短了起动时间,并且节约能源。     

超级电容式混合动力电动汽车控制策略的研究

采用Advisor仿真软件建立了超级电容式混合动力汽车仿真模型。设计超级电容式混合动力汽车复合电源内部能量管理控制模型并选定整车控制策略,应用Matlab/Simulink仿真工具编写复合电源内部能量管理控制模型并嵌入整车模型中。对单独超级电容式HEV与复合电源式HEV进行了UDDS测试循环下的横向比较,分析了复合电源在混合动力汽车中的优秀性能与预期前景。     

纯电动轻型卡车再生制动系统的仿真与控制策略

为保证纯电动轻型货车在具有最佳制动力分配的前提下多回收制动能量,仿真模拟了双能量源再生制动系统,设计了理想制动力分配再生制动控制策略。以东风EQ5030轻型货车为原型,根据纯电动轻型货车对能量和功率的双重要求,组成超级电容+蓄电池的双能量源储能结构。利用Matlab/Sumilink软件,建立再生制动系统仿真模型。在典型的道路循环工况下,对两种控制策略进行仿真对比。结果表明:本文设计的理想制动力分配再生制动控制策略比传统并联再生制动控制策略能量回收率提高了37.33%,增加了汽车的续驶里程。     

动力电池充放电效率测试方法及特性研究

动力电池充放电效率是提升整车能量利用率的关键。文章从动力电池的工作原理出发,分析了影响动力电池充放电效率的因素,提出了一种充放电效率表征方法和试验方法;在此基础上,搭建了实验平台,并设计实验参数及要求,并针对某款电动汽车动力电池进行了实验及分析。结果表明:整车能量流分析不可忽视充放电效率的影响,不同充放电工况下,电池充放电效率随电流变化呈线性负相关的关系。     

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。     

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。     

纯电动矿车复合能源系统研究

针对纯电动矿车蓄电池在高功率大电流反复充放电的冲击下效率降低,寿命缩短的问题,以某载质量55 t纯电动矿车为研究对象,建立大容量磷酸铁锂电池寿命预测模型,在满足车辆动力性能和能量需求条件下以提高车辆经济性和蓄电池使用寿命为目标,对磷酸铁锂电池-超级电容复合能源进行参数匹配。运用基于规则的复合能源控制策略,在Matlab/Simulink平台上,采用ADVISOR2002进行仿真。结果表明,复合能源能有效提高纯电动矿车车载能源效率,延长蓄电池使用寿命,提升纯电动矿车的经济性能和动力性能。     

一种实用的超级电容器均衡保护板的应用与分析

超级电容器具有快速充放电的特性,被很好地应用于便携电子、以动力电池为驱动力的电动车以及大型发电厂的储能等方面。在串联的超级电容器组中,由于其容量不同。容量大的总会欠充欠放,而容量小的总会过充过放,最终小容量电池的失效会导致超级电容器组的提前失效。文章设计的均衡保护电路,有效保证了单体电池充电电压的上限4.07V,保证了串联超级电容器的一致性。充放电数据表明:在有均衡保护板作用下与无保护板作用下,串联超级电容器组在充放电过程中容量的衰减程度有异;同时验证了均衡容量、均衡电流与均衡均衡时间3者之间的关系。最终证明该均衡保护板有效地延长超级电容组的使用寿命,对超级电容器的应用有重要的意义。