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Plug-in HEV复合电源系统参数匹配及控制策略研究

作　者: 孙静霞
导　师: 谭德荣
学　校: 山东理工大学
专　业: 载运工具运用工程
关键词: 插电式混合动力汽车复合电源整车控制策略仿真
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

作为一种节能环保的新式交通工具,混合动力汽车已成为各大汽车行业竞相开发研究的对象。为了提高混合动力汽车纯电动驱动的续驶里程,并改善只依靠发动机为动力电池充电的现状,目前对插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)的研究已成为热点内容。Plug-in HEV可以在用电低谷期进行充电,以纯电动启动并行驶较长距离,当电池电量降到一定程度再以混合动力模式工作,将纯电动驱动和混合动力驱动相结合,减少HEV废气排放、提高燃油经济性,并延长纯电动续驶里程。目前由于受到电池因素的影响,使得混合动力汽车整车性能不佳。本文研究内容对混合动力汽车电源技术进行初步探索,为解决蓄电池在大电流情况下充不进放不出的问题,引进复合电源思想,将蓄电池的高比能量和超级电容的高比功率的优点结合到一起,组合成复合电源共同工作,降低单电池电源的制约性。文中分析复合电源每个组成部分的特性,根据Plug-in HEV特点选择电池、超级电容的类型；对复合电源每个组成部分建立模型,并对其模型参数进行辨识；依据部件特性和车载使用特点确定了复合电源的部件选型和布局形式；根据对电源的比功率和比能量要求,结合质量和价格的限制对复合电源进行参数匹配,以经济性为目标对复合电源的匹配参数进行了优化,并对优化结果进行了仿真分析,充分显示了复合电源的优势。为了提高整车效率,将复合电源应用到插电式混合动力汽车并充分发挥其优势,使发动机工作在一个较理想的范围内,针对插电式混合动力的工作模式和控制目标,制定相应的控制策略。当Plug-in HEV刚充满电以电量消耗模式行驶,主要以电机为主的复合电源工作,根据其工作特点制定复合电源放电控制策略和充电控制策略；当电量消耗到一定程度,切换到电量保持模式此时以发动机为主要动力源,为了提高发动机工作效率及保持SOC平衡,制定发动机最优区间模糊控制策略和SOC电量平衡控制策略。将建立的相关模型嵌入ADVISOR仿真软件进行仿真,通过仿真结果分析,针对插电式混合动力汽车制定的控制策略能够满足设计要求,并达到节能环保的效果,还证实了模糊逻辑控制的可行性与优越性,得出的相关结论可为进一步研究Plug-in HEV整体系统的控制策略提供参考。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-8
第一章绪论  8-13
  1.1 课题研究背景和意义  8
  1.2 插电式混合动力汽车概述  8-10
    1.2.1 插电式混合动力汽车研究的意义  8-9
    1.2.2 国内外插电式混合动力汽车发展概况  9-10
  1.3 插电式混合动力汽车复合电源概述  10-12
    1.3.1 插电式混合动力汽车复合电源研究意义  10-11
    1.3.2 国内外混合动力汽车复合电源研究现状  11-12
  1.4 课题研究的目标及内容  12-13
第二章复合电源特性分析  13-22
  2.1 蓄电池特性及影响因素  13-16
    2.1.1 PHEV车用蓄电池的选择  13-14
    2.1.2 电池工作特性  14-16
  2.2 超级电容器储能原理及特性分析  16-18
    2.2.1 超级电容组的选择  16
    2.2.2 超级电容组的特性分析  16-18
  2.3 DC/DC转换器的工作原理及特性  18-20
    2.3.1 DC/DC转换器的工作原理  18-19
    2.3.2 DC/DC转换器的工作效率特性  19-20
  2.4 复合系统结构  20-21
  2.5 本章小结  21-22
第三章复合电源建模及参数辨识  22-33
  3.1 电池模型建立及参数辨识  22-25
    3.1.1 电池模型建立  22-23
    3.1.2 基于电池二阶线性模型在线参数辨识  23-25
    3.1.3 蓄电池的仿真模型  25
  3.2 超级电容模型建立及参数辨识  25-28
    3.2.1 超级电容的等效电路  25-26
    3.2.2 超级电容RC模型参数辨识  26-28
    3.2.3 超级电容的仿真模型  28
  3.3 DC/DC转换器的模型  28-29
  3.4 复合电源模型  29-30
  3.5 高功率脉冲充放电仿真  30-32
  3.6 本章小结  32-33
第四章复合电源参数匹配与优化  33-41
  4.1 整车基本参数和性能指标  33-34
  4.2 电源参数匹配  34-36
    4.2.1 电池参数匹配  34-35
    4.2.2 电容参数匹配  35-36
    4.2.3 约束条件  36
  4.3 复合电源参数优化  36-38
  4.4 仿真结果分析  38-40
    4.4.1 动力性仿真分析  39-40
  4.5 本章小结  40-41
第五章 Plug-in HEV能量控制策略研究  41-60
  5.1 插电式混合动力汽车工作模式  41-42
  5.2 电量消耗模式控制策略  42-45
    5.2.1 放电控制策略  42-43
    5.2.2 充电控制策略  43-45
  5.3 电量保持模式控制策略  45-59
    5.3.1 发动机最优工作区间模糊控制  46-50
    5.3.2 电池SOC平衡模糊控制  50-52
    5.3.3 模糊控制策略仿真  52-54
    5.3.4 仿真结果分析  54-59
  5.4 本章小结  59-60
第六章论文总结与展望  60-62
  6.1 全文总结  60-61
  6.2 不足与展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-66
在学期间公开发表论文及著作情况  66

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