复合储能装置的控制策略和各储能单元参数优化

摘要

超级电容作为一种新型环保的储能装置,具有比功率大、充放电迅速、循环使用寿命长等优点,通过与蓄电池的联合使用,既能解决蓄电池输出能力偏弱的缺点,也能解决超级电容储存的能量偏少的不足。从而既提高了电动车的动力性的同时,也不损害电动车对单次充电后续驶里程的诉求。
　　本文以电动车用复合储能装置为研究对象,主要从以下几个方面完成了相关研究:
　　①分析当前应用于电动车的各种蓄电池的优缺点,对本文最终选用的储能单元锂电池、超级电容和DC/DC变换器的工作原理和性能参数进行深入分析,研究复合储能装置的基本结构,并对各种基本结构进行对比分析,选用综合性能较好的结构,最终在各储能单元模型的基础上建立了复合储能装置的仿真模型。
　　②制定复合储能装置的工作模式,提出复合储能装置的总体控制目标,并根据总体控制目标制定复合储能装置的速度控制策略、蓄电池输出电流约束控制策略和基于速度控制和电流约束的模糊控制策略、超级电容储能不足时锂电池对超级电容充电的控制策略和制动能量回收时的控制策略,最终最后根据前面提出的控制策略制定总体控制流程图。
　　③通过对电动机和控制装置性能的比较,确定了驱动电机的类型,根据本文选定的整车参数和制定的电动车性能参数,完成对驱动电机参数的确定。针对复合储能装置各储能单元对电动车的动力性能和续驶里程的影响,分定性和定量两步制定复合储能装置中各个储能参数的取值范围,通过线性规划完成各个参数的优化及整定。
　　④对选定的复合储能装置,按照提出的复合储能装置工作模式及相应的控制策略,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建整车仿真模型,最后根据优化整定的参数,完成电动汽车加速性能分析,并在高速道路行驶工况及城市道路行驶工况下的动力性和经济性分析,验证复合储能装置和相关控制策略的有效性。