車(chē)用飛輪電池充放電控制策略研究.pdf

1、電動(dòng)汽車(chē)是解決汽車(chē)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題的最主要的技術(shù)途徑。電源技術(shù)是電動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)。最近幾十年，科研工作者對(duì)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成果，使飛輪電池在較多的領(lǐng)域有了實(shí)際的應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，車(chē)用飛輪電池技術(shù)在國(guó)內(nèi)外也展開(kāi)了研究，發(fā)展前景廣闊。
　　 飛輪電池是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，控制策略的選用對(duì)充分發(fā)揮其使用性能起著關(guān)鍵性的作用，因此本文對(duì)車(chē)用飛輪電池的充放電控制策略進(jìn)行了系統(tǒng)的研究設(shè)計(jì)，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了控

2、制策略的可行性。本文的主要工作和成果如下：
　　 1．對(duì)飛輪電池特性進(jìn)行研究，總結(jié)出飛輪電池電機(jī)的特殊要求，選定本文的飛輪電池電機(jī)采用集電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)一體的稀土永磁直流無(wú)刷電機(jī)，并對(duì)電機(jī)的性能參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。分別建立了電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的仿真模型，并通過(guò)仿真驗(yàn)證了模型建立的正確性，為下一步飛輪電池控制系統(tǒng)的研究仿真打下了基礎(chǔ)。
　　 2．設(shè)計(jì)了飛輪電池的充電控制系統(tǒng)，采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。從理論上計(jì)算了恒轉(zhuǎn)矩控制和恒功率控制的

3、儲(chǔ)能時(shí)間，計(jì)算結(jié)果表明恒轉(zhuǎn)矩控制的儲(chǔ)能時(shí)間更短，因此，根據(jù)本文盡量縮短充電時(shí)間的設(shè)計(jì)目標(biāo)，提出采用復(fù)合控制策略，升速時(shí)采用恒轉(zhuǎn)矩控制，調(diào)速時(shí)針對(duì)飛輪電池在充電過(guò)程中，電機(jī)的控制對(duì)實(shí)時(shí)性的要求較高，速度環(huán)采用改進(jìn)的單神經(jīng)元PID控制算法，使飛輪電池更快地達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)整體的充電控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明充電過(guò)程控制策略的設(shè)計(jì)具有較好的控制效果。
　　 3．針對(duì)汽車(chē)的負(fù)載是經(jīng)常變化的，以及不同行駛路面及行駛狀態(tài)對(duì)汽車(chē)造

4、成外力干擾的不同，放電控制系統(tǒng)采用了雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)設(shè)置為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)設(shè)置為電流環(huán)，更有效地控制電壓的變化。另外針對(duì)車(chē)用飛輪電池的目標(biāo)輸出電壓小于飛輪電池電機(jī)產(chǎn)生的電壓，本文選用降壓斬波器。通過(guò)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)和降壓斬波器的結(jié)合，使輸出電壓穩(wěn)定在目標(biāo)電壓。通過(guò)對(duì)放電控制系統(tǒng)的建模仿真研究，證明了放電控制策略的可行性。
　　 本文針對(duì)飛輪電池充放電控制系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了理論設(shè)計(jì)及仿真研究，為接下來(lái)的實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)際應(yīng)用提供了有效