特种车辆高压供电系统与能量管理策略研究

摘要

特种车辆先进武器装备如电热化学炮、电磁炮和电磁装甲的发展，使特种车辆对电能需求越来越大，如何满足特种车辆日益增加的电能需求成为一大研究热点。混合动力特种车辆和全电特种车辆能够同时实现降低燃油消耗和保障车辆电能需求的目标，成为我国特种车辆发展的主要方向。为了满足特种车辆对电能的需求，特种车辆高压供电系统成为关键技术。本文特种车辆高压供电系统采用直流母线额定电压600V，磷酸铁锂电池额定电压300V，额定容量为25Ah，超级电容额定电压300V，额定容量为6F。 首先对特种车辆高压供电系统的结构进行分析，选择了本文采用的高压供电系统结构，并对所选结构的工作原理进行了详细的分析。然后，对高压供电系统中的蓄电池和超级电容建立相应的数学模型，同时对双向DC/DC变换器的类型进行选择并分析其工作原理，建立了相应的数学模型。 其次，针对本文选定的特种车辆高压供电系统，分别采用传统的基于逻辑门限的能量管理策略和基于模糊逻辑的能量管理策略进行建模。由于传统方法存在的缺点，进而提出了基于自适应滤波器的能量管理策略。本文着重对基于模糊逻辑的能量管理策略和基于自适应滤波器的能量管理策略进行研究。在建立特种车辆高压供电系统仿真模型的基础上，对两种能量管理策略进行了仿真研究，实验结果对比表面，基于自适应滤波器的能量管理策略具有更好的性能。 最后对特种车辆高压供电系统整体建立半实物仿真平台。半实物仿真平台包括RT-LAB、MATLAB/Simulink、特种车辆高压供电系统配置软件、双向DC/DC变换器、磷酸铁锂电池和超级电容六个部分。通过半实物仿真平台对特种车辆高压供电系统与能量管理策略进行验证。 实验结果表明，本文设计的基于自适应滤波器的能量管理策略具有良好的能量管理性能，能够针对起动、加速、巡航及制动等工况，合理分配高压供电系统各部分输出的能量，提高了高压供电系统的工作效率。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题的研究背景和意义

1．2特种车辆高压供电系统国内外研究现状

1．2．1国外研究现状

1．2．2国内研究现状

1．3能量管理策略研究现状及存在的问题

1．3．1基于规则的能量管理策略

1．3．2基于优化的能量管理策略

1．4本文主要研究内容及研究安排

第2章特种车辆高压供电系统及元件建模

2．1特种车辆高压供电系统

2．1．1特种车辆高压供电系统结构选择

2．1．2特种车辆高压供电系统工作原理

2．2磷酸铁锂电池建模与参数辨识

2．2．1磷酸铁锂电池PNGV模型建模

2．2．2磷酸铁锂电池模型参数辨识

2．3超级电容建模与参数辨识

2．3．1超级电容等效模型建模

2．3．2超级电容等效模型参数辨识

2．4双向DC／DC变换器选择与分析

2．4．1双向DC／DC变换器的选择

2．4．2双向DC／DC变换器工作原理分析

2．5本章小结

第3章传统特种车辆高压供电系统能量管理策略的研究

3．1特种车辆高压供电控制系统

3．2基于逻辑门限的能量管理策略

3．2．1控制规则的制定

3．2．2逻辑门限参数的选取

3．3基于模糊逻辑的能量管理策略

3．3．1模糊逻辑控制规则的制定

3．3．2模糊逻辑控制器的选择

3．3．3输入输出参数及其隶属函数的设计

3．3．4模糊规则的制定和模糊推理

3．4本章小结

第4章基于自适应滤波器的能量管理策略建模与仿真验证

4．1基于自适应滤波器的能量管理策略基本原理

4．2基于自适应滤波器的能量管理策略设计

4．2．1蓄电池组输出电流自适应率的设计

4．2．2超级电容自适应率的设计

4．2．3自适应滤波器的实现

4．3特种车辆高压供电系统仿真模型搭建

4．3．1磷酸铁锂电池仿真模型

4．3．2超级电容仿真模型

4．3．3双向DC／DC变换器仿真模型

4．3．4基于自适应滤波器的能量管理策略建模

4．4特种车辆高压供电系统的仿真验证

4．4．1磷酸铁锂电池仿真验证

4．4．2超级电容仿真验证

4．4．3双向DC／DC变换器仿真验证

4．4．4特种车辆高压供电系统能量管理策略仿真验证

4．5本章小结

第5章特种车辆高压供电系统与能量管理策略半实物仿真验证

5．1．1半实物仿真平台的组成

5．1．2半实物仿真实验流程

5．2特种车辆高压供电系统半实物仿真平台搭建

5．2．1半实物仿真平台的整体结构

5．2．2半实物仿真环境搭建

5．3特种车辆高压供电系统与能量管理策略半实物仿真验证

5．4本章小结

第6章全文总结与展望

参考文献

致谢