电动汽车混合储能系统与充电模式研究

摘要

近年来，随着汽车的大量普及，汽车本身配套的传统动力系统在油耗方面和尾气方面的缺陷对于可持续发展是一个亟待解决的问题。发展电动供电汽车成了目前的趋势。电动供电汽车传统储能系统---蓄电池在功率输出方面与寿命方面有着极大的局限性。针对此情况，研究一种新的电动汽车储能系统就有了其意义。
　　目前储能领域的发展中，新型储能元件---超级电容器恰好满足我们在功率输出与寿命方面的要求。通过理论分析，针对超级电容器在能量方面以及功率方面与蓄电池在这两方面有着相互补充的作用，本文设计了一种混合储能系统。同时针对提出的电动汽车混合储能系统，如何给其快速稳定的充电也是本文研究的一个关键问题。基于此，本文研制了一套可以快速充电的电动汽车混合储能系统。
　　本文所做的具体工作如下：
　　（1）根据实际功率冲击情况，设计了一种超级电容器-蓄电池并联型混合储能系统，根据各自的数学模型，推导出其电路模型，同时将系统模型进行不同情况冲击功率的仿真。结果表明，混合储能系统面对冲击负载时，功率输出的能力显著提高，有效的解决了蓄电池老化及输出能力不足的问题。
　　（2）针对混合储能系统快速充电问题---超级电容器快速充电温度特性很关键，本文提出了对混合储能系统分别充电，蓄电池直流-超级电容器恒流恒压充电模式。基于BQ2031充电控制芯片设计了一种适合的充电模式---恒流恒压充电模式，利用此充电模式对超级电容器进行了关于温度特性的仿真与试验。结果发现，在此模式下对超级电容器充电可以有效的避免温度效应。
　　（3）本文设计了可以快速充电的电动汽车混合储能系统。以恒流恒压充电电路为核心，FPGA为控制核心，实时的对混合储能系统的充电信息进行采集以及显示并且对恒流恒压电路进行控制的硬件系统，同时设计了配套的了AD采集组件程序、显示组件程序、字符芯片组件等Qsys软件程序。最后对系统进行了试验验证，验证了混合系统可以稳定快速充电。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

第二章 混合储能系统及充电模式总体设计

2.1 总体设计方案

2.2 嵌入式处理器的选择

2.3 主控电路设计

2.4 本章小结

第三章 电动汽车混合储能系统仿真研究

3.1 混合储能系统理论模型

3.2 混合储能系统仿真验证与分析

3.3 本章小结

第四章 混合储能系统充电模式研究

4.1 超级电容器储能介绍

4.2 超级电容器充电方式研究

4.3 恒流恒压充电电路设计

4.4 超级电容器充电模式仿真与实验结果分析

4.5 混合储能系统充电模式设计

4.6 本章小结

第五章 系统硬件与软件实现

5.1 系统Qsys基础平台设计

5.2 数据采集部分设计

5.3 SDRAM储存部分设计

5.4 数据显示部分设计

5.5 RTC时钟部分设计

5.6 字符芯片部分设计

5.7 本章小结

第六章 系统测试结果分析

6.1 系统测试

6.2 结果总结

第七章 结论与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果