基于电池退化模型的混合动力汽车能量管理策略研究

摘要

插电式混合动力汽车（PHEV）兼顾了普通内燃汽车的动力性能和纯电动汽车污染小的优点。目前成为了各大汽车生产厂商研发的热点。但如何能最大的发挥内燃机动力性能的，同时减少油耗和电池损耗是PHEV发展所面临的一大问题。制定合理的能量管理策略，可以在一定程度上解决这个问题。目前对PHEV能量管理策略的研究，大部分集中于如何提高燃油经济性，没有考虑PHEV在运行过程中性能和使用成本的影响，这样的能量管理策略不但不能充分发挥电池的性能，相反可能会在一定程度上加快电池的衰退，从而影响整车的经济性。　　为了解决上述问题，本文在国家自然基金青年科学基金项目（项目编号51405367）“基于云模型和电池退化模型的插电式混合动力电动汽车能量管理策略研究”项目的资助下，以NCR18650单体锂电池为研究主线，对插电式混合动力汽车能量管理策略进行了以下几个方面的研究：　　（1）分析NCR18650锂离子电池电化学内部反应与工作原理，重点研究了影响电池退化的外部因素温度参数T、放电倍率和放电SOC最小值对电池容量衰退的影响，为后续实验设计做理论支撑。　　（2）根据PHEV行驶过程中电池耗尽型-电量维持型（CD-CS）模式下电池工作特点，结合影响锂离子电池衰退的主要因素，提出了基于CD-CS电池循环容量衰退实验，并对实验数据进行分析，并在此数据基础上建立了基于上述三因素的电池退化模型。　　（3）制定了基于CD-CS电池工作模式下的规则门限值的能量管理策略,该策略能够合理的分配车辆在运行时的能量走向，避免电池损耗和燃油成本的上升。　　（4）基于上述规则门限值的能量管理策略，利用ADVISOR2002软件和MATLAB软件，通过模型在环的方式，采用多目标遗传算法将电池退化模型与能量管理策略参数优化相结合，得出基于电池退化模型的能量管理策略。　　在文章末尾概括了本文所做的一些工作，对本文提出的几个观点进行小结，同时对本文工作的不足之处和今后研究方向做出了展望。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要的研究内容

2 PHEV工作模式下电池衰退因素的研究

2.1 锂离子电池原理特性分析与内部退化因素

2.2 影响锂离子电池容量衰退的外部因素

2.3 本章小结

3 电池容量衰退实验

3.1 电池容量衰退的建模方法

3.2 基于PHEV工作模式的电池衰退实验

3.3 本章小结

4 PHEV控制策略的制定

4.1 PHEV能量管理策略实现流程

4.2 并联式PHEV的工作模式

4.3 并联式PHEV电池的工作模式

4.4 PHEV逻辑门限值控制策略设计

4.5 PHEV主要部件参数与建模

4.6 本章小结

5 基于电池退化模型的能量管理策略参数优化

5.1 PHEV能量管理策略优化与问题转换

5.2 参数优化算法的实现

5.3 控制策略参数优化结果与分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

致谢

参考文献

附录 硕士研究生学习阶段发表论文与参与项目