車用飛輪電池充放電控制策略研究.pdf

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

2、制策略的可行性。本文的主要工作和成果如下：
　　 1．對飛輪電池特性進行研究，總結(jié)出飛輪電池電機的特殊要求，選定本文的飛輪電池電機采用集電動機和發(fā)電機一體的稀土永磁直流無刷電機，并對電機的性能參數(shù)進行了設(shè)計。分別建立了電動機和發(fā)電機的仿真模型，并通過仿真驗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)。從理論上計算了恒轉(zhuǎn)矩控制和恒功率控制的

3、儲能時間，計算結(jié)果表明恒轉(zhuǎn)矩控制的儲能時間更短，因此，根據(jù)本文盡量縮短充電時間的設(shè)計目標，提出采用復(fù)合控制策略，升速時采用恒轉(zhuǎn)矩控制，調(diào)速時針對飛輪電池在充電過程中，電機的控制對實時性的要求較高，速度環(huán)采用改進的單神經(jīng)元PID控制算法，使飛輪電池更快地達到目標轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)。對整體的充電控制系統(tǒng)進行了仿真，結(jié)果表明充電過程控制策略的設(shè)計具有較好的控制效果。
　　 3．針對汽車的負載是經(jīng)常變化的，以及不同行駛路面及行駛狀態(tài)對汽車造

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。另外針對車用飛輪電池的目標輸出電壓小于飛輪電池電機產(chǎn)生的電壓，本文選用降壓斬波器。通過雙閉環(huán)控制系統(tǒng)和降壓斬波器的結(jié)合，使輸出電壓穩(wěn)定在目標電壓。通過對放電控制系統(tǒng)的建模仿真研究，證明了放電控制策略的可行性。
　　 本文針對飛輪電池充放電控制系統(tǒng)的控制策略進行了理論設(shè)計及仿真研究，為接下來的實驗研究和實際應(yīng)用提供了有效