插電式混合動力汽車混合能量存儲系統(tǒng)的控制研究.pdf

1、插電式混合動力汽車結(jié)合了電動汽車和普通混合動力汽車的優(yōu)點，兼顧經(jīng)濟性和續(xù)駛里程性能?；旌夏芰看鎯夹g(shù)是插電式混合動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一，在現(xiàn)有電池技術(shù)不能兼顧能量密度和功率密度性能的情況下，利用超級電容功率密度高和循環(huán)壽命長的優(yōu)點，與磷酸鐵鋰電池組成混合能量存儲系統(tǒng)，從而滿足插電式混合動力汽車對儲能系統(tǒng)的要求。
　　本文基于一種插電式混合動力汽車四驅(qū)方案，根據(jù)整車設計目標，在選定發(fā)動機的情況上，匹配電機、匹配變速箱和主減速器等零部

2、件參數(shù)。在AVL Cruise平臺建立整車模型，對整車的動力性和經(jīng)濟性進行仿真，從整車的設計角度，確定整車對混合能量存儲系統(tǒng)的需求，優(yōu)化設計由超級電容和磷酸鐵鋰電池組成的混合能量存儲系統(tǒng)。本文研究了不同溫度下超級電容和磷酸鐵鋰電池性能，雙向直流變換器在混合能量存儲系統(tǒng)應用中的控制技術(shù)和混合能量存儲系統(tǒng)的能量控制策略，進行了混合能量存儲系統(tǒng)理論建模、系統(tǒng)仿真和實驗驗證。
　　磷酸鐵鋰電池采用了頻域建模和時域建模的方法。在頻率域建模中

3、確定等效電路模型結(jié)構(gòu)，而基于時域的實驗數(shù)據(jù)辨識模型的參數(shù)。與45℃相比，25℃下磷酸鐵鋰電池的放電量降低了2.8％，等效串聯(lián)內(nèi)阻增加了65%，最大放電功率降低了40%，5℃下放電量降低了16.4%，等效串聯(lián)內(nèi)阻增加了240%，最大放電功率降低了70%。
　　針對混合能量存儲系統(tǒng)中雙向直流變換器在超級電容電壓和電池電壓范圍內(nèi)工作時出現(xiàn)的分岔和混沌這些不穩(wěn)定現(xiàn)象，采用帶擴展狀態(tài)跟蹤補償器的峰值電流控制，通過穩(wěn)定性理論分析，重新配置特征

4、根分布。仿真結(jié)果表明帶擴展狀態(tài)跟蹤補償器的峰值電流控制的可行性。另外，將模糊邏輯與PI控制結(jié)合應用于直流變換器的控制，改善直流變換器在混合能量存儲系統(tǒng)應用中寬工作電壓范圍內(nèi)的動態(tài)響應速度。
　　由于高頻功率和峰值功率需求影響電池壽命，能量控制策略利用具有多尺度分析功能的小波變換算法，減輕高頻功率和峰值功率需求對電池的影響。分析電池、超級電容和直流變換器的效率，提出超級電容電壓管理和能量管理規(guī)則，仿真結(jié)果表明了在混合能量存儲系統(tǒng)中，

5、對電池功率需求的波形得到了改善，混合能量存儲系統(tǒng)能量效率提高了。
　　通過實驗驗證磷酸鐵鋰電池組模型和超級電容模型。根據(jù)獲得的電池模型，采用擴展卡爾曼濾波算法估計電池SOC，結(jié)果表明存在電池SOC初始偏差的情況下，電池SOC估計值與實際值的誤差快速縮小，最終收斂到電池SOC實際值。
　　直流變換器的實驗展示直流變換器在升壓模式和降壓模式都能穩(wěn)定工作，在升壓模式和降壓模式之間穩(wěn)定切換。搭建了混合能量存儲系統(tǒng)實驗臺架，實驗驗證了