纯电动汽车用复合电源的建模与仿真研究

【摘要】：在各种类型电动汽车中,纯电动汽车由于具有零排放的优点,被多国政府列为重点发展的电动汽车车型。而目前动力蓄电池存在功率密度低、不适合大倍率电流充放电、循环使用寿命短等缺点,使得纯电动汽车动力性能不佳、使用成本较高。近些年得到快速发展的超级电容器储能技术,一方面,由于其具有充放电迅速、功率密度大、循环使用寿命长、效率高且能在较宽温度范围内工作的特性,正作为功率器件和储能器件被越来越多地被应用在电动汽车上;另一方面,低能量密度、高成本又使其尚无法完全取代动力蓄电池而单独作为电动汽车的动力电源。对此,本文将超级电容器与动力蓄电池组合成复合电源,以纯电动乘用车为对象车型,研究车用复合电源的参数匹配及其建模与仿真。首先,对电动汽车的发展概况做了阐述,并总结了车用复合电源的研究现状及存在的问题,确定本文以纯电动乘用车为对象车型进行复合电源研究。通过对动力蓄电池、超级电容器、双向DC/DC转换器各自特性的分析,以及复合电源特性与单一动力蓄电池电源特性的对比分析,探讨了超级电容器-动力蓄电池复合电源应用于电动汽车的优势。然后,以《新建纯电动乘用车企业管理规定》中对电动汽车提出的技术要求,重新匹配了某微型纯电动乘用车的动力传动系统,并建立了动力蓄电池、超级电容器、双向DC/DC转换器的仿真模型。根据设定的复合电源工作模式,选取模糊控制方法,建立了本文复合电源功率分配策略。最后,通过对电动汽车仿真软件ADVISOR进行二次开发,搭建了本文复合电源纯电动汽车的仿真平台,并对仿真结果进行了分析,得出:本文的复合电源纯电动汽车动力传动系统部件参数匹配具有一定合理性,能达到设定的车辆性能指标;所设计的复合电源功率分配策略能实现预期目标;在加入超级电容器后,动力蓄电池放电平稳,且制动能量基本由超级电容器回收,避免了放电、充电时大电流对动力蓄电池的冲击,从而有效改善了动力蓄电池的工作状态,有助于提升动力蓄电池的使用寿命。同时,针对目前复合电源研究中ADVISOR二次开发繁琐且工作量大的问题,本文总结了快速且准确完成ADVISOR二次开发工作的步骤和方法,为相关研究工作提供便利。 【关键词】：纯电动汽车 超级电容器 复合电源 参数匹配 ADVISOR二次开发 建模与仿真
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-17
• 1.1 电动汽车发展概况10-14
• 1.2 车用复合电源研究进展14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 2 复合电源特性分析与结构选型17-30
• 2.1 电动汽车用动力电源的特性要求17-18
• 2.2 动力蓄电池的特性分析18-21
• 2.3 超级电容器的特性分析21-24
• 2.4 双向DC/DC转换器特性分析24-25
• 2.5 复合电源特性分析25-28
• 2.6 复合电源结构选型28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 3 复合电源纯电动汽车动力系统部件参数匹配30-40
• 3.1 整车基本参数与性能指标30-31
• 3.2 驱动电机参数匹配31-34
• 3.2.1 最高转速n_max和基速n_b31-32
• 3.2.2 峰值功率P_max、峰值扭矩T_max32-33
• 3.2.3 额定功率P_r、额定扭矩T_r33-34
• 3.3 复合电源参数匹配34-39
• 3.3.1 动力蓄电池参数匹配34-38
• 3.3.2 超级电容器参数匹配38-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 复合电源系统建模40-55
• 4.1 动力蓄电池模型40-42
• 4.2 超级电容器模型42-45
• 4.3 DC/DC模型45-46
• 4.4 复合电源控制策略46-54
• 4.4.1 复合电源工作模式46-48
• 4.4.2 复合电源控制策略设计48-54
• 4.5 本章小结54-55
• 5 ADVISOR的二次开发及仿真结果分析55-65
• 5.1 电动汽车仿真软件ADVISOR的二次开发55-59
• 5.1.1 高版本MATLAB软件与ADVISOR2002兼容问题55-56
• 5.1.2 建立复合电源纯电动汽车顶层模型56-57
• 5.1.3 修改并加载相关.m文件及.mdl文件57-59
• 5.1.4 ADVISOR二次开发总结59
• 5.2 仿真及结果分析59-64
• 5.3 本章小结64-65
• 6 总结与展望65-67
• 6.1 全文总结65
• 6.2 研究展望65-67
• 参考文献67-69
• 攻读硕士期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70

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