微混合动力车能量存储系统研究

摘要

在环境日益恶劣，石油资源紧缺的今天，混合动力车的发展是汽车发展的必然趋势。微混合动力车是混合动力车的初级阶段，因其怠速熄火创造了最高性价比的节能减排。改造原有发电机为启动发电一体机（启停一体机），能够依靠电能启动，使启动更加平稳。启停一体机的启动需要非常大的转矩带动汽车起步。再生制动需要电池能够快速充电，这都对蓄电单元提出了更高的要求。本文基于皮带启停一体机的12V微混合动力系统，研究能量存储系统。
　　传统蓄电池的充放电性能都不能满足微混和动力系统需求。超级电容功率密度大，传统蓄电单元能量密度大，二者良好的配合切换可以达到理想效果。我们将这种多元化的能量存储系统叫做混合能量存储系统。
　　虽然超级电容有很多优点，但是其单体电压较小，而车载网络电压相对较高，需要多个超级电容并联，这将导致系统体积过大。本文基于的小型车系统，应考虑通过合理的控制和组合方式减少超级电容的使用数量。
　　基于Advisor仿真和分析，本文选择传统廉价的铅酸电池与先进的超级电容/双层电容器配合。提出在启动时串联两个单元，以提高车载电压的方式提高车载电流。充电和再生制动时超级电容通过DC/DC与蓄电池并联。这样利用了超级电容的大比功率的优点，可以快速吸收能量。并且可以提高铅酸电池的使用寿命，减少硫化。
　　最后，本文给出了实际的系统控制方案、流程图、硬件设计图、软件流程图、软件仿真图和实验结果。

目录

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摘要

第一章 引言

1．1 研究背景

1．2 微混合动力车的研究现状和发展趋势

1．3 混合能量存储系统的研究意义

1．4 论文研究内容

第二章 能量存储单元的选择

2．1 微混合动力车对能量存储系统的需求分析

2．1．1 皮带式启停一体机对能量存储系统的需求

2．1．2 再生制动系统对能量存储系统的需求

2．2 常见蓄电单元

2．2．1 铅酸电池(Lead-Acid Battery)

2．2．2 镍-金属氢电池(Ni-MH Battery)

2．2．3 锂离子电池(Li-ion Battery)

2．3 新型电源--超级电容(Ultra-capacitor,UC)

2．4 混合电源

第三章 混合能量存储系统分析与建模

3．1 并联控制策略

3．2 DC-DC模型

3．2．1 双向升降压斩波电路

3．2．2 多重并联DC／DC

3．3 串联控制策略

3．4 混联控制策略

3．5 系统模型仿真及实验分析

3．5．1 并联系统分析

3．5．2 串联系统分析

2．5．3 混联系统分析

第四章 系统设计

4．1 启动阶段控制

4．2 行驶阶段控制

4．3 再生制动阶段控制

4．4 CPLD设计

4．5 MCU设计

4．6 调试接口

4．7 实验及结果

4．8 总结

参考文献

发表论文

附录 设计电路图

致谢