基于超級(jí)電容——蓄電池的電動(dòng)汽車(chē)能量管理系統(tǒng)研究.pdf

1、面對(duì)日趨嚴(yán)重的能源短缺與環(huán)境惡化問(wèn)題,尋求社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與資源、環(huán)境相互促進(jìn)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(wú)污染、零排放的新能源汽車(chē)將成為市場(chǎng)新寵。電動(dòng)汽車(chē)的能量來(lái)源是非常豐富的,運(yùn)行零排放以及無(wú)廢氣污染,對(duì)環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈十分有益。但電動(dòng)汽車(chē)至今尚未形成規(guī)模,其中,電池技術(shù)是制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)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(chǔ)能單元的電動(dòng)汽車(chē),其動(dòng)力性和續(xù)駛里程也因

2、之受到極大的限制。不過(guò),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(guān),還與其應(yīng)用的能量管理系統(tǒng)有著密切的關(guān)系。將能量管理作為關(guān)鍵技術(shù)引入到純電動(dòng)汽車(chē)上,可以提高車(chē)載能量的利用率和車(chē)輛的動(dòng)力性能,在一定程度上彌補(bǔ)了蓄電池的低功率密度和低能量密度等缺陷。
　　 本文對(duì)電動(dòng)汽車(chē)蓄電池-超級(jí)電容的能量管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究對(duì)象。首先,從汽車(chē)動(dòng)力學(xué)的角度分析了電動(dòng)汽車(chē)行駛在典型城市循環(huán)工況下的功率需求曲線(xiàn)。以理論分析為依據(jù),表明

3、以單一蓄電池作為能量源無(wú)法滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力性要求。然后,針對(duì)傳統(tǒng)純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程短、加速性能不佳的問(wèn)題,研究了蓄電池-超級(jí)電容新型雙儲(chǔ)能單元的純電動(dòng)汽車(chē)結(jié)構(gòu),超級(jí)電容器具功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等突出特點(diǎn)。它能存儲(chǔ)大量電荷,并且充放電迅速,能夠在電動(dòng)汽車(chē)加速時(shí)提供足夠高的峰值電流,剎車(chē)時(shí)吸收制動(dòng)大電流。因此由蓄電池和超級(jí)電容構(gòu)成的儲(chǔ)能系統(tǒng)與單一蓄電池相比,具有短時(shí)高功率密度和高能量密度的特性。考慮到電動(dòng)汽車(chē)行駛工況復(fù)雜和儲(chǔ)能系統(tǒng)狀態(tài)變

4、化頻繁,如何協(xié)調(diào)蓄電池與超級(jí)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(jī)的功率需求和儲(chǔ)能單元的狀態(tài)后作出的,在每個(gè)模式下所采用的策略也不相同。能量管理的一個(gè)重要內(nèi)容是再生制動(dòng),針對(duì)再生制動(dòng)的特性和約束條件,本文提出了將矢量控制引入到電機(jī)回饋制動(dòng)中,并進(jìn)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(shí)現(xiàn)再生制動(dòng)時(shí)電機(jī)可以同時(shí)獲得高轉(zhuǎn)矩和高轉(zhuǎn)速。利用再生制動(dòng)不僅可以提高車(chē)載能量的利用率,也可以改善車(chē)輛的剎車(chē)性