基于Advisor的仿真软件的二次开发及其在复合电源混合动力汽车上的应用

对Advisor仿真平台进行了二次开发,获得了界面友好且适合复合电源混合动力汽车建模与仿真的专有技术平台,克服了用Advisor软件不能对由蓄电池和超级电容组成的复合电源混合动力汽车进行性能仿真的缺点。对复合电源混合动力汽车进行了性能仿真,并与原车单一蓄电池系统或超级电容系统进行了对比。仿真与对比结果表明:复合电源混合动力汽车的燃油经济性和动力性都得到了提高。     

电动汽车复合电源控制策略

针对电动汽车行驶里程短和复合电源系统中功率分配的问题,提出了逻辑门限控制策略和模糊逻辑控制策略对复合电源系统进行研究,使蓄电池向电机提供平均功率,超级电容向电机提供瞬时功率和峰值功率。基于常规复合电源模糊控制模型,考虑电机制动和液压制动共同为电动汽车提供制动力,建立新型复合电源系统模糊控制模型。实验结果表明:复合电源相对于单一蓄电池电源在电池SOC、能量回收率和电动汽车行驶里程有很大提升,模糊控制策略相对于逻辑门限控制策略提高了超级电容利用率并且降低了电池电流幅值,更好地保护了蓄电池。     

基于ADVISOR的纯电动汽车复合电源建模与仿真

在分析复合电源结构的基础上,建立复合电源DC/DC仿真子模块,制定基于功率需求分配的模糊控制策略,建立模糊控制复合电源仿真模型,并在汽车仿真软件ADVISOR平台上对其进行二次开发,搭建模糊控制复合电源系统的纯电动汽车仿真模型。以UDDS工况为例进行仿真分析,结果表明,该模糊控制复合电源系统能合理分配蓄电池和超级电容的功率输出,超级电容能在汽车加速时提供瞬时峰值功率,延长了蓄电池的使用寿命,提高了车载电源的整体性能。     

基于纯电动汽车的双输入双向DC/DC变换器设计

由于目前复合电源系统中只用一个单输入DC/DC变换器存在稳定性差,蓄电池使用寿命短的现象,而使用两个单输入DC/DC变换器又存在结构复杂、可靠性差的缺陷.因此设计了一种基于纯电动汽车的双输入双向DC/DC变换器,该变换器通过将蓄电池、超级电容作为双输入电源接入其中,使二者的输出电压更加稳定,有效地保护了蓄电池,延长了其使用寿命.同时,只使用一个DC/DC变换器使系统结构得到简化,提高了可靠性.对所提出的DC/DC变换器在纯电动汽车不同工况下的工作情况进行了分析,最后通过Matlab/Simulink进行了仿真验证,结果表明所提出的DC/DC变换器能够满足电动汽车的要求.     

基于混合储能的风力发电功率波动平抑控制研究

根据蓄电池与超级电容性能特点,提出了一种基于蓄电池和超级电容混合储能的协调控制策略. 采用低通滤波器将波动功率分离为低频与高频,由蓄电池平抑低频部分,超级电容平抑高频部分,进一步设计电压电流双闭环协调控制策略,实现蓄电池与超级电容的分频能量吞吐. 仿真结果表明混合储能系统达到了平抑风力发电功率波动,延长蓄电池使用寿命的目的.     

基于模糊控制的负载隔离式混合电源性能研究

针对传统电池在经济和动力方面存在的不足,本文结合磷酸铁锂电池的高能量密度优势和超级电容削峰填谷的优势及再生制动能量高效回收的特性,提出了一种新的解决方案。实验车辆在实验循环工况NEDC下,根据整车参数和设计指标,对电源系统功率和能量进行了匹配。同时,根据工况的不同,设计功率分配策略,并利用Advisor软件与Matlab/Simulink软件对该电源系统进行联合仿真。仿真结果表明,混合电源系统的锂电池较单一电源系统中锂电池SOC的变化幅度更小,说明超级电容削峰填谷的作用得到了充分发挥;磷酸铁锂电池在工作时放电电流很大,当在电源系统中加入超级电容后,锂电池工作电流显著降低,而且锂电池的电流曲线变化平滑,没有出现骤升骤降的现象,说明该电源系统较传统电源系统具有更好的动力性、更大的功率和更长的使用寿命,从而提高整车性能。该研究为电动汽车电源系统的发展奠定了基础。     

混合动力电动汽车蓄电池特性的路试研究

针对提高蓄电池驱动能力问题,提出了一种将蓄电池的能量全部用于驱动电动汽车的辅助混合动力配置方式.对纯电动、辅助混合动力2种方式下蓄电池工作特性进行了道路实验对比,包括匀速、加速条件下充放电电流与电压特性的比较及一次充电续驶里程的比较.实验表明,辅助混合动力配置方式可以有效地缓解蓄电池的电压下降,使电动汽车提高10%续驶里程.     

基于DSP的能量回馈系统在电动汽车中的应用仿真

车辆驱动电机由电动状态突然转入制动状态时会有强大的冲击电流进入蓄电池,这种情况会对蓄电池造成极大伤害。为解决此类问题,设计了带有DC/DC变换器的再生制动能量回馈系统。系统以TI公司的TMS320 DSP作为硬件设计的处理器,主电路、控制电路、驱动电路以及检测电路等为外围电路,并以直流无刷电机(BLDCM)作为被控对象,搭建了电路仿真模型。仿真调试结果表明,将超级电容并联在电池两端共同作为储能元件,能够避免大电流对电池的冲击,延长其使用寿命;且汽车爬坡或突然加速时,该系统也能够及时做到动力补偿,满足动能需求。可见,该系统设计能够很好地回收制动能量。     

电动汽车复合储能系统的能量控制策略与仿真

为了改善蓄电池作为单一能源的电动汽车很难满足瞬时大电流充放电的问题,在纯电动汽车中加入超级电容和双向DC/DC变换器构成电动汽车复合储能系统,通过对复合储能系统工作模式进行分析,建立了复合储能系统能量管理策略.利用CRUISE软件对基于复合储能系统的电动汽车进行建模,建立中国城市道路典型循环工况,在中国城市道路典型循环工况下对整车进行仿真,仿真结果表明电动汽车复合储能系统中,超级电容能瞬时大电流充放电,且可以保持蓄电池小电流平稳输出,从而减小了对蓄电池的损害,延长蓄电池的使用寿命.     

纯电动汽车复合储能系统及其控制策略

针对目前电动汽车由于蓄电池寿命和续航里程短导致其不能普及的现状,加入超级电容和DC/DC变换器构成复合储能系统,分析了汽车的运行状态,提出了一种改进的逻辑门限控制方法对复合储能系统进行能量控制。利用AVL CRUISE软件建立了整车模型,对能量控制策略进行了城市工况下的仿真验证。以48 V 5 k W的直流无刷电机及其控制器HPC300为载体,搭建了复合储能单元和其控制系统,仿真和实验结果表明该复合储能系统及其控制策略能够避免蓄电池的大电流输出和冲击,提高蓄电池的使用寿命和汽车的续航里程。     

直流微电网的能量管理

直流微电网与交流微电网相比有其独特的优点,在直流微电网中,每个发电单元和储能单元都经过独立的DC-DC变换器,将其产生的电能转换为直流,并且并联在直流母线端,以得到稳定的电力输出。针对超级电容功率密度大、循环寿命长以及蓄电池能量密度高、电压平稳的特点,设计了以光伏电池作为发电单元,超级电容和蓄电池作为储能单元的直流微电网系统,研究了直流微电网的能量管理。实验结果表明:通过超级电容和蓄电池的协调储能可以实现系统中不同工作模式的自动切换,并保持直流母线电压稳定。     

电动场地教练车动力系统匹配设计与仿真研究

将SANTANA LX场地燃油教练车改制为电动教练车,根据教练场地的特点提出动力性能要求,对驱动电机进行计算选型,并确定动力电池的容量及类型,进行动力系统匹配设计;使用advisor软件进行动力性能仿真,仿真结果为:车辆的最高车速为44 km/h,车速在9.7 km/h时的最大爬坡度为13.6%,满足设计的动力性能要求;最后对改制教练车进行动力性能试验,试验结果为:最高车速为40.22 km/h;爬坡车速为8.7 km/h,实际爬坡度为12%;并可在12%的坡道上完成半坡起步;试验结果进一步验证动力性能与设计相符合,此改制教练车可在驾校中推广应用.     

基于混合储能的可调度型分布式电源控制策略

针对由蓄电池/超级电容器混合储能系统和可再生能源发电单元组成的共直流母线结构的可调度型分布式电源,制定了综合考虑各储能元件SOC状态和蓄电池使用寿命的分布式电源控制策略。当储能元件的SOC状态未越限时,可再生能源发电系统采用MPPT控制,采用带滤波补偿系数的低通滤波法得到蓄电池的参考功率,超级电容采用定电压控制;当储能元件的SOC状态越限时,采用基于不同直流母线电压运行区间的多模式切换控制,保证直流母线电压的稳定;为了避免系统控制模式之间频繁切换带来的暂态冲击,采用超级电容端电压预控制,防止超级电容端电压越限。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真算例验证了控制策略的合理与有效性。     

基于飞渡电容的超级电容组动态均衡控制算法

超级电容器具有充电速度快、比功率高、循环寿命长、低温特性好等优点,其缺点是能量密度比化学电池低.这种特点使得超级电容器用于城市短距离公交车比较适合.但是由于单体之间的差异,在经过多个循环的深度充/放电后,单体电容之间的电压差将会加大,这将加速性能较弱的单体电容器的老化.为了保护超级电容器,提高其有限容量的利用率,研究了基于飞渡电容的超级电容组动态均衡算法.首次将飞渡电容式动态均衡管理系统用于超级电容公交车,该系统可以工作于动态和静态两种模式下,给出了电容组处于充、放电和静置三种状态下的均衡控制算法及其实验结果.实际运行结果表明,系统的均衡精度满足超级电容组运行要求.     

基于离散傅里叶变换的微电网混合储能容量优化

针对并网型微电网中由蓄电池和超级电容组成的混合储能系统进行容量的优化配置。光伏发电和负荷之间产生的净负荷功率由大电网和混合储能装置来共同进行平抑。建立一个俩阶段混合储能容量优化的数学模型,利用离散傅里叶变换对微电网中产生的净负荷功率进行分解,第一阶段在满足联络线功率波动要求的基础上来选取联络线功率和混合储能系统功率的分界点使得联络线利用率最高的;第二阶段以混合储能容量配置的经济成本最低为目标选取蓄电池功率和超级电容功率的分界点;从而得到联络线、蓄电池和超级电容的功率分配。利用遗传算法对混合储能容量的优化模型进行求解,得到最优的混合储能容量的配置。通过算例进行了验证分析。     

纯电动赛车复合电源动力系统控制研究

提高纯电动赛车性能的关键在于提高其动力性,而制约电动汽车动力性的主要因素在于储能系统,提出了一种纯电动赛车用复合电源动力系统的研究方法与试验方案.首先确定复合电源的组成并建立数学模型,其次根据不同工况下复合电源的不同工作模式制定控制策略,最后搭建试验台对复合电源的性能与控制方法进行试验验证.所做研究工作提高了纯电动赛车复合电源动力系统的控制水平,对于提升纯电动赛车的动力性、延长蓄电池的使用寿命具有一定的现实意义.     

针对大功率脉动负荷的混合储能系统容量优化配置方法研究

大功率脉动负载日益增多,为满足短时冲击负载的用电质量要求,电源需要按最大功率配置,而在低负荷情况下则会造成电源资源浪费,特别是对于一些特殊供电电源还会造成环境污染。储能系统的参与可以缓解这一问题,其容量的合理配置则是治理效果和经济性的决定因素。提出一种针对大功率脉动负荷情况的蓄电池-超级电容器混合储能系统容量优化配置方法,该方法采用经验模态分解方法求出分界频率来确定蓄电池和超级电容器之间的功率分配;以全生命周期成本最低为目标函数,考虑能量损失率和负荷缺电率等约束条件,利用遗传算法进行求解。编制了混合储能系统容量优化配置计算软件,最后利用编制的软件对某钻井机工作系统进行混合储能系统容量优化配置计算,结果验证了所提方法的有效性。     

考虑电池荷电状态的混合动力汽车复合电源协同控制

针对复合电源的协同控制过程易受电池性能、电流效应、汽车速度等问题的影响,导致复合电源电流分配较不稳定的问题,提出了一种考虑电池荷电状态的混合动力汽车复合电源协同控制方法。该方法首先通过构建二阶电阻-电容(RC)等效电路模型得到电池荷电状态的估算值;其次在估算值的基础上计算出复合电源的效率特性;最后采用自适应滤波器功率分配控制算法,通过构建目标函数和约束条件实现超级电容器与蓄电池的功率分担,进而完成混合动力汽车复合电源的协同控制。仿真结果表明,本文方法的电流分配情况较好,控制后的汽车能耗低,能耗始终控制在0.6～2.7 kW/h。     

采用NSGA-Ⅱ算法的车载复合电源参数匹配

提出了一种主动并联式车载复合电源的参数匹配/能量管理联合优化方法。首先,根据整车性能指标确定电池组和超级电容组的容量范围,并针对部件性能制定能量管理策略,然后,以复合电源替换成本和日均电耗最小为目标建立多目标优化函数,采用受控精英多目标遗传算法(Controlled elitist NSGA-Ⅱ)在不同的日均里程下对复合电源参数和能量管理策略同时进行优化,得到对应的Pareto解集,作为备选。综合考虑备选集的初始成本、百公里总成本和电池组寿命里程,优选电池组和超级电容组参数。优化结果表明:日均里程在48km以内时,匹配22kW·h电池组,超过48km后,里程越大,匹配电池组容量越大;在不同的日均里程下,不同容量的电池组匹配一个60 W·h左右的超级电容组可以达到综合性能最优。与电池单独优化相比,电源替换成本平均降低11.5%,寿命里程平均提高19.8%,日均总成本平均降低13.2%。     

多壁碳纳米管阵列及其聚吡咯复合电极的电容性能研究

高功率和高能量密度的超大容量电容器可以作为未来电动车辆的辅助电源，计算机的备用电源，导弹、火箭、燃料电池的启动电源，临时照明电源，与太阳能电池、蓄电池配合使用可作为航标指示灯的免维护电源等．这类电容器的功率密度远远高于电池，而能量密度又远高于传统的电容器，同时具有寿命长、对环境无污染等优点：碳纳米管因其很大的有效比表面积、