混合動力汽車復合儲能系統(tǒng)參數(shù)匹配與控制策略研究.pdf

1、現(xiàn)有的混合動力汽車(HEV，Hybrid Electric Vehicle)大多采用蓄電池作為其車載儲能源，但蓄電池儲能的HEV在加速、爬坡或再生制動時突發(fā)大功率的能力由于蓄電池較低的比功率而受到限制。鑒于此，結合高比能量儲能源和高比功率儲能源的復合儲能技術引起了一定的重視，可以同時滿足 HEV運行過程中對能量和功率的雙重要求。本身即為多能量源交通工具的HEV，引入復合儲能之后，不但HEV的能量流變得更加錯綜復雜，也為其參數(shù)匹配與控制策

2、略的設計帶來新的挑戰(zhàn)。而車載復合儲能源的參數(shù)匹配和控制策略是改善HEV性能的核心技術，除與整車動力性能與經濟性能息息相關外，還直接關系到整車成本與質量。因此，對其進行深入研究十分必要。本文針對混合動力汽車和復合儲能系統(tǒng)的工作特性，就混合動力汽車及復合儲能系統(tǒng)建模方法、復合儲能系統(tǒng)的參數(shù)匹配以及控制策略等理論和應用問題進行了研究。
　　配備復合儲能技術的HEV，是涉及蓄電池、超級電容、燃油等多能量源的復雜系統(tǒng)。為了更清晰描述系統(tǒng)內部

3、的能量流動關系，并為系統(tǒng)控制策略的制定提供參考，本文從能量流和功率鏈的角度，引入能量宏觀表達法(EMR，Energetic Macroscopic Representation)對混合動力整車和復合儲能系統(tǒng)進行了建模，并借助反轉規(guī)則得到了系統(tǒng)的控制方案。重點研究了基于試驗的電池建模方法。采用EMR所建模型的能量流動情況變得更加清晰、直觀，更具條理性，有利于系統(tǒng)整體建模和控制的規(guī)范化，為研究復合儲能系統(tǒng)的參數(shù)匹配與控制策略奠定了基礎。

4、r>　　對混合動力汽車復合儲能系統(tǒng)中兩種儲能源功率和能量的合理分配問題進行研究。研究了整車設計指標、整車控制策略、目標行駛工況對動力系統(tǒng)功率和能量需求以及影響，分別從功率和能量角度對復合儲能系統(tǒng)的參數(shù)匹配進行分析研究，并根據(jù)不同優(yōu)化目標，對初步匹配結果進行優(yōu)化。在此基礎上，提出了 HEV復合儲能系統(tǒng)參數(shù)匹配的方法，在滿足電動系統(tǒng)功率和能量要求的前提下，充分考慮了整車的燃油經濟性、動力性以及整車使用成本問題?？紤]到混合度對復合儲能系統(tǒng)參數(shù)

5、匹配的影響，考察了三種不同混合度混合動力汽車的復合儲能系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配結果，并給出了復合儲能源的混合比。
　　復合儲能HEV合理而有效的控制策略可以提高系統(tǒng)效率，改善蓄電池的使用壽命。本文在對復合儲能 HEV的能量流動模式分析的基礎上，提出了復合儲能系統(tǒng)的控制策略。對復合儲能 HEV的系統(tǒng)效率進行了較為詳細的分析，在非線性比例因子分配控制策略的基礎上，充分考慮系統(tǒng)各部件的效率，提出了基于動態(tài)規(guī)劃全局最優(yōu)的控制策略，在不降低原HEV

6、燃油經濟性的前提下，較非線性比例因子分配策略，電池循環(huán)次數(shù)進一步降低，其循環(huán)壽命得到有效改善，以上海工況為例，再生制動能量回收比例提高了3％。
　　給出了基于EMR的復合儲能系統(tǒng)控制方案，搭建了實驗平臺。最后對由鎳氫電池組、超級電容組和DC/DC變換器構成的復合儲能系統(tǒng)基本工作模式和特定工況進行了實驗研究，驗證了本文所建仿真模型以及所提出控制策略的正確性和有效性。
　　本文通過對復合儲能系統(tǒng)的仿真與實驗研究，旨在探索適合于混