基于ADVISOR二次开发的太阳能汽车能量管理策略研究

【摘要】：汽车需求量激增引起生态环境破坏和能源短缺问题，促使汽车行业锁定低能耗和零排放的电动汽车发展方向。为此，本文针对汽车的能量管理策略问题，对蓄电池与超级电容构成的复合电源和独立动力源光伏系统组成的混合储能系统进行研究。 首先，为解决大电流对蓄电池的冲击，在分析蓄电池、超级电容和光伏电池特性基础上，利用超级电容大电流充放电性能，通过直流DC/DC变换器与蓄电池并联建立复合能量源。车载太阳能系统作为独立动力源和复合电源共同为电动汽车提供能量，即本文所设计混合储能系统。 其次，为验证所设计的混合储能系统的优越性，对ADVISOR系统仅能进行单电源电动汽车仿真的缺陷，对其二次开发以适用混和储能系统仿真。根据太阳能特性建立光伏仿真模型，在ADVISOR顶层模型中建立混合储能结构，并根据DC/DC的工作原理建立等效仿真模型。由于新增超级电容和光伏系统需要重新建立功率总线模型来实现功率在光伏系统、蓄电池和超级电容的传递。 再次，根据混合电源结构特点，对车载光伏系统采用最大功率跟踪控制实现产电量最大；针对复合电源能量的控制目标，设计了双模糊控制能量管理策略，同时改进了目前常用的逻辑门限控制策略。 最后，在三种不同行驶工况下对比单一电源和采用双模糊控制策略的复合能量源对蓄电池电流的控制效果，结果表明超级电容的加入实现了蓄电池平缓工作的目标。同时对比双模糊控制与逻辑门限策略在对蓄电池电流控制效果，实验结果证明在大电流需求时，双模糊控制策略更能抑制蓄电池大电流工作，表现出好的鲁棒性。又比较了电动汽车的经济性能，采用双模糊控制策略的复合能量源等效燃油消耗最少，光伏系统发电量越大，等效燃油经济性越好。因此太阳能汽车的混合储能系统的电源结构在最大功率跟踪控制和双模糊控制策略下，能实现对蓄电池大充放电流的抑制，延长蓄电池使用寿命和增加续航里程，同时实现等效燃油消耗小的经济性。 【关键词】：混合储能 ADVISOR二次开发 最大功率跟踪 能量管理策略 仿真
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景10
• 1.2 电动汽车的研究发展现状10-11
• 1.3 电动汽车的能量管理策略研究现状11-13
• 1.3.1 国外能量管理策略研究现状11-12
• 1.3.2 国内能量管理策略研究现状12-13
• 1.4 课题意义13-14
• 1.5 论文的主要研究内容与工作14-16
• 第2章 电动汽车混和储能系统设计16-28
• 2.1 蓄电池特性分析16-19
• 2.1.1 蓄电池的充放电特性16-17
• 2.1.2 蓄电池的容量特性17-18
• 2.1.3 蓄电池的温度特性18-19
• 2.2 超级电容特性分析19-22
• 2.2.1 超级电容的充放电特性19-21
• 2.2.2 超级电容的内阻特性21-22
• 2.2.3 超级电容的循环寿命特性22
• 2.3 太阳能电池特性分析22-24
• 2.3.1 太阳能电池构成与工作原理22-23
• 2.3.2 太阳能电池的输出特性23-24
• 2.4 混合储能系统的结构设计24-27
• 2.4.1 复合储能结构分析25-26
• 2.4.2 车载太阳能系统工作模式26
• 2.4.3 混和储能结构及其工作模式26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 基于 ADVISOR 混合能量源整车模型的二次开发28-44
• 3.1 电动汽车仿真软件 ADVISOR 仿真原理分析28-30
• 3.1.1 ADVISOR 系统结构及运行原理28-29
• 3.1.2 ADVISOR 仿真方法及特点29-30
• 3.2 ADVISOR 仿真软件的二次开发30-34
• 3.2.1 ADVISOR 输入文件二次开发30-31
• 3.2.2 ADVISOR 界面二次开发31-33
• 3.2.3 ADVISOR 顶层模型开发33-34
• 3.3 混合电源模型的建立34-41
• 3.3.1 蓄电池模型34-37
• 3.3.2 超级电容模型37-38
• 3.3.3 车载太阳能电池模型38-41
• 3.4 DC/DC 模型的建立41-43
• 3.5 功率总线的设计43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 混合储能系统能量管理策略研究44-61
• 4.1 车载太阳能最大功率跟踪策略44-51
• 4.1.1 最大功率跟踪策略44-45
• 4.1.2 最大功率点跟踪常用算法45-46
• 4.1.3 权位斜率法设计46-49
• 4.1.4 权位斜率法设计的实现及仿真49-51
• 4.2 改进的复合电源逻辑门限控制策略51-54
• 4.2.1 改进的逻辑门限控制策略制定理论依据51-53
• 4.2.2 建立逻辑门限控制策略模型53-54
• 4.3 复合电源双模糊控制策略54-60
• 4.3.1 双模糊控制策略制定的理论分析55
• 4.3.2 复合电源双模糊控制器的设计55-60
• 4.4 本章小结60-61
• 第5章 仿真参数设定和仿真结果分析61-69
• 5.1 仿真参数设定61
• 5.2 仿真结果分析61-68
• 5.2.1 单一电源与双模糊控制策略下复合能量源仿真结果对比61-66
• 5.2.2 双模糊控制与逻辑门限控制仿真结果对比66-67
• 5.2.3 经济性能分析67-68
• 5.3 本章小结68-69
• 第6章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-75
• 在学研究成果75-76
• 致谢76

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