关键词：电动汽车;;混合储能系统;;能量管理策略;;SOC;;动态规划
摘 要：电动汽车(Electric Vehicle,EV)因其节能环保的优点受到人们的广泛青睐。EV的关键技术之一是储能系统的研究,传统EV大多以单一动力电池作为储能部件,而动力电池存在功率密度低、循环寿命短的缺点,难以满足城市道路工况中发生频繁启动、加速和制动时能量和功率的需求。超级电容器(Ultracapacitor,UC)具有功率密度髙、充放电速度快、循环寿命长、工作温度范围宽等优点,可以与锂离子电池组成混合储能系统(Hybrid Energy Storage System,HESS)作为EV的车载动力源。HESS以锂离子电池作为主动力源提供平均功率,超级电容器作为辅助能源提供峰值功率。本文主要围绕HESS及其能量管理策略进行了以下研究:首先,概述了本文的研究背景,分析目前国内外EV和动力电池的研究发展现状以及HESS能量管理策略的主要研究方法,针对传统HESS能量管理策略中存在的不足,提出本文的主要研究内容。详细分析了各储能单元的工作原理及特性,建立了锂离子电池和超级电容器的等效模型,选择了合适的拓扑结构并分析了HESS中双向DC/DC变换器的工作原理及作用。其次,根据锂离子电池和超级电容器的等效模型,分别采用EKF(扩展Kalman滤波法)估算锂离子电池荷电状态(State of Charge,SOC)和用安时积分补偿法估算超级电容器SOC,并研究了一种加权方法用于计算HESS总体SOC。根据HESS的建模与SOC估算设计了基于规则控制的HESS能量管理策略,对控制策略中存在的无法适应工况动态变化的问题提出了动态规划(Dynamic Programming,DP)优化方案。用DP算法对EV需求功率的目标函数进行求解,从结果中提取了三个控制规则,根据速度与需求功率的阈值参数制定了优化的能量管理控制策略。最后,将原始控制策略与优化控制策略在ADVISOR仿真平台上选取相同循环工况UDDS在不同条件下对EV整车进行模拟仿真。分析结果表明优化控制策略可以更好地发挥超级电容器“削峰填谷”的性能优势,削减锂离子电池充放电尖峰,避免锂离子电池频繁充放电,提高电池使用寿命;还能通过超级电容器对EV制动时产生的能量进行回收,减少了整车的能量损失。
内 容：原文可通过湖北省科技信息共享服务平台（http://www.hbstl.org.cn)获取