基于超級電容——蓄電池的電動汽車能量管理系統(tǒng)研究.pdf

1、面對日趨嚴重的能源短缺與環(huán)境惡化問題,尋求社會、經(jīng)濟與資源、環(huán)境相互促進與協(xié)調(diào)發(fā)展的可持續(xù)發(fā)展模式正在成為世界性潮流,在這種背景下,清潔無污染、零排放的新能源汽車將成為市場新寵。電動汽車的能量來源是非常豐富的,運行零排放以及無廢氣污染,對環(huán)境保護和空氣的潔凈十分有益。但電動汽車至今尚未形成規(guī)模,其中,電池技術是制約電動汽車發(fā)展的關鍵技術之一。由于蓄電池的密度低、能量密度低等特性,以蓄電池作為唯一儲能單元的電動汽車,其動力性和續(xù)駛里程也因

2、之受到極大的限制。不過,蓄電池在使用中其性能發(fā)揮得如何,除了與電池模塊自身性能有關,還與其應用的能量管理系統(tǒng)有著密切的關系。將能量管理作為關鍵技術引入到純電動汽車上,可以提高車載能量的利用率和車輛的動力性能,在一定程度上彌補了蓄電池的低功率密度和低能量密度等缺陷。
　　 本文對電動汽車蓄電池-超級電容的能量管理系統(tǒng)進行了研究對象。首先,從汽車動力學的角度分析了電動汽車行駛在典型城市循環(huán)工況下的功率需求曲線。以理論分析為依據(jù),表明

3、以單一蓄電池作為能量源無法滿足電動汽車的動力性要求。然后,針對傳統(tǒng)純電動汽車續(xù)駛里程短、加速性能不佳的問題,研究了蓄電池-超級電容新型雙儲能單元的純電動汽車結(jié)構(gòu),超級電容器具功率密度高、循環(huán)壽命長等突出特點。它能存儲大量電荷,并且充放電迅速,能夠在電動汽車加速時提供足夠高的峰值電流,剎車時吸收制動大電流。因此由蓄電池和超級電容構(gòu)成的儲能系統(tǒng)與單一蓄電池相比,具有短時高功率密度和高能量密度的特性。考慮到電動汽車行駛工況復雜和儲能系統(tǒng)狀態(tài)變

4、化頻繁,如何協(xié)調(diào)蓄電池與超級電容之間的功率分配,本文提出了四種工作模式,四種模式的劃分是充分考慮了電機的功率需求和儲能單元的狀態(tài)后作出的,在每個模式下所采用的策略也不相同。能量管理的一個重要內(nèi)容是再生制動,針對再生制動的特性和約束條件,本文提出了將矢量控制引入到電機回饋制動中,并進一步提出了新型電流滯環(huán)控制和直流電壓控制策略,以實現(xiàn)再生制動時電機可以同時獲得高轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速。利用再生制動不僅可以提高車載能量的利用率,也可以改善車輛的剎車性