电动汽车复合储能系统功率优化分配方法研究

摘要

如今，作为解决我国当前环境及能源问题有效途径的电动汽车已被政府大力推广。然而，在电动汽车推广的过程中，仍然存在很多技术上的问题，尤其是在电动汽车储能装置方面。锂离子动力电池作为具有优良性能的储能装置，目前已被电动汽车广泛使用。已有研究表明，伴随着温度的降低，电动汽车普遍采用的锂离子动力电池内阻将成倍增加，导致动力电池容量衰减速度加快。在温度降低到一定数值时，动力电池很难进行充放电。这些问题极大的阻碍了电动汽车在北方地区的推广。
　　本文主要针对在北方地区运行的带有半主动式复合储能系统的电动公交客车，根据动力学公式，建立相关数学模型，依据数学模型构建优化问题的边界条件。为了有效改善半主动复合储能系统在不同温度下的运行性能，以考虑温度因素的泛函作为目标函数，采用凸优化方法进行复合储能系统的功率优化分配。在哈尔滨城市道路工况条件下，从电动公交客车的整体运行能效及动力电池输出功率特性的角度，将本文凸优化的功率优化分配结果与基于规则的功率仿真结果进行对比分析。
　　仿真分析结果表明，在常温条件下，与基于规则的功率分配方法相比，提出的凸优化功率分配方法综合能效提高了2.42％，动力电池输出功率变化率的最大值降低10.19％。在冬季，提出的功率分配方法综合能效提高了1.45％，动力电池输出功率变化率的最大值降低56.51％。本文中提出的功率优化分配方法，冬季电池输出功率的均方差为8.66kW。对比于基于规则的功率分配策略，在冬季电池输出功率均方差降低了20.11％。因此，提出的功率优化分配方法有效的延长动力电池使用寿命，降低电动公交客车运行成本。

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摘要

1．1 研究的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 复合储能系统的构型及工作模式分析

2．1 储能元件

2．1．1 储能元件的特性分析及储能

2．1．2 储能元件的选取

2．2 复合储能系统的工作模式分析

2．3 本章小结

第3章 电动汽车复合储能系统模型的构建

3．1．1 常用电池模型及其特性分析

3．1．2 电池模型选取

3．2 整车动力学模型

3．3 复合储能系统建模

3．4 本章小结

第4章 复合储能系统功率分配的优化策略

4．1 能量优化方法分析

4．1．1 在线的能量管理策略

4．1．2 非在线的能量管理策略

4．2 优化分配策略的目标函数及边界条件

4．2．1 优化分配策略的边界条件

4．2．2 优化策略目标函数的选取

4．3 凸优化方法的实现

4．4 本章小结

第5章 仿真结果及分析

5．1．1 工况的选取

5．1．2 储能元件参数的测试

5．2 凸优化仿真结果

5．3 与基于规则方法仿真结果对比分析

5．3．1 基于规则的能量管理策略的制定

5．3．2 能量管理策略的仿真分析

5．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及获得成果

致谢