关键词：纯电动汽车;;复合电源;;能量管理;;控制策略;;荷电状态
摘 要：作为目前最具发展潜力的一类汽车,纯电动汽车引起了世界各国汽车领域的关注。但其动力性能差,成本较高限制了自身的发展。主要原因之一便是将动力蓄电池作为单一能量源,其本身存在功率密度低的缺点。而快速发展的超级电容器正巧具备了纯电动车所需要但蓄电池无法满足的特性。因此,考虑将功率密度大的超级电容与能量密度大的动力电池进行结合使用,形成两者之间的优势互补,实现纯电动汽车更好的续航能力同时满足其动能要求。对于这一目标,本文将由动力蓄电池和超级电容组成的复合电源作为纯电动车的车载电源,依据对其特性分析、仿真建模与参数匹配的基础上,主要针对纯电动车复合电源能量管理的控制策略以及能量管理中电源荷电状态(SOC)预测进行相关研究工作,主要工作为:(1)首先对复合电源的研究背景和发展现状以及纯电动汽车的发展进行概述,确定本文以纯电动乘用车为对象车型进行复合电源研究。进而讨论了复合电源的结构形式,并通过分析动力蓄电池、超级电容、DC/DC变换器的选型要求及工作原理的基础上,对复合电源主要模块的各自特性进行分析;(2)在复合电源各模块的特性分析的基础上,对复合电源中的锂电池、超级电容器、双向DC/DC转换器、功率总线以及复合电源整体进行仿真建模,进而依据国家制车标准给定纯电动车整车和性能的基本参数,并在此基础上进行驱动电机、动力蓄电池和超级电容的参数匹配;(3)为了满足电机需求功率合理分配给超级电容和动力蓄电池的复合电源系统控制目标,结合对于其工作模式的分析,并依据超级电容SOC、蓄电池SOC与其两者输出功率之间的关系,本文提出一种基于功率分配的复合电源模糊控制策略,并进行了仿真验证。仿真结果表明,基于功率分配的复合电源模糊控制策略实现了复合电源能量控制系统要求,达到了“削峰填谷”的效果,充分发挥超级电容优势的同时优化了蓄电池的充放电性能,防止蓄电池遭受大功率充放电的损害,保证了动力蓄电池正常的工作年限;(4)动力蓄电池SOC的预测是电源能量管理的重要依据,为了确保实现动力蓄电池SOC的准确的实时预测,提出一种基于粒子群优化的极限学习机的方法设计预测模型,并进行仿真验证。仿真结果表明,优化后的极限学习机在满足预测要求的基础上拥有更高的预测精度,更好的稳定性以及泛化性,对复合电源的能量管理控制是更好的保证。
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