新型双能量源纯电动汽车能量管理问题的优化控制

新型蓄电池-超级电容双能量源存储系统是目前纯电动汽车中的研究热点.如何合理分配双能量源存储系统中蓄电池和超级电容两者的功率,使车辆获得好的动力性能和经济性能是其中最为关键的问题.在分析能量存储系统的功率、车辆行驶中的阻力功率及约束条件基础上,建立了以车辆能量消耗率和加速时间为目标函数的能量管理问题数学模型.然后,对双能量源存储系统的主要工作模式进行了分析,在此基础上设计了基于模糊逻辑的能量管理优化控制器,并在ADVISOR软件平台上实现了该控制器.模糊控制器采用了三输入、单输出的mamdani结构.最后,对比简单查表策略进行了仿真研究.结果表明,文中提出的基于模糊逻辑的优化控制器通过有效地分配双能量源之间的功率,使车辆具有更好的动力性能和经济性能.     

基于模糊控制的电动车双向DC-DC变换器研究

为了延长车辆续航里程,提高蓄电池的使用寿命,使用超级电容作为辅助的能量源,控制超级电容的双向DC-DC变换器对直流母线进行能量的回馈和补充,提高了电动车电源系统效率。根据蓄电池和超级电容的剩余电量及负载瞬态功率需求,提出了一种模糊控制器改善双能量电动车DC-DC变换器性能的方法。模糊控制器根据车辆运行的不同工况,自动地决策出一个合理的输出电流,进而控制双向半桥Buck/Boost式变换器的电流环。实验结果说明了控制系统具有良好的动态性、可行性、有效性。     

纯电动汽车蓄电池-超级电容复合能源系统研究

为弥补现有纯电动汽车单一能源的不足,采用蓄电池为主超级电容为辅的复合能源系统,通过对车辆动力性、续驶里程、制动能量回收等约束的分析,对复合能源进行参数匹配;考虑超级电容电压与其容量和效率的关系,将超级电容电压、蓄电池SOC和车辆需求功率作为输入量制定模糊控制策略;为避免一次行驶路况结论的片面性,在UDDS路况进行多次循环仿真直至蓄电池放电结束。结果表明,所采用的蓄电池——超级电容复合能源系统参数匹配方法和模糊控制策略能够很好的满足纯电动汽车在完整放电行驶中对能源系统能量和功率的需求,能够有效回收利用再生制动能量,提高能源系统效率,提高车辆动力性能和经济性能,起到延长蓄电池使用寿命的作用。     

基于模糊逻辑的电动汽车双源混合储能系统能量管理策略

针对电动汽车行驶过程中电池放电电流过大导致的电池容量衰减问题,构建了由锂离子动力电池、超级电容和多端口DC/DC变换器构成的全主动式混合储能系统,其中电流环控制器和电压环控制器分别控制输出电流和直流母线电压。结合超级电容SOC、整车需求功率和车速情况,根据建立的45条模糊控制规则,模糊逻辑控制器调节锂离子动力电池和超级电容的充放电功率,在车辆峰值功率需求较高时避免了高频电流波动对动力电池寿命的影响。同时在功率需求较低时,动力电池给超级电容充电。在HWFET工况下的实验结果表明所提出的全主动式双能量源混合储能系统和基于模糊逻辑的能量管理策略能够有效保护锂离子动力电池免受大电流波动影响,从而达到延长电池寿命的作用。     

HEV车载复合电源系统控制策略优化研究

HEV车载复合电源是将高比功率的超级电容与高比能量的蓄电池复合使用,通过合理的能量管理策略,以提高HEV汽车能源系统性能的技术。在分析车载复合电源系统的结构、功率需求及电源约束条件的基础上,建立了以车辆燃油消耗率和再生制动能量回收率为优化目标函数的能量管理问题数学模型。然后,根据复合电源系统的工作模式设计了基于模糊逻辑的能量管理控制器,利用遗传算法对功率分配因子的隶属度函数参数进行优化。基于ADVISOR的仿真研究表明,与未优化的模糊能量管理策略相比,经过优化的模糊能量管理策略能够更有效地降低混合动力汽车的燃油消耗,提高了制动能量回收率。     

电动汽车复合电源系统仿真研究

当前,电动汽车用蓄电池的比能量和比功率还不能达到理想的要求,将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容—蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足。综合考虑运用两种储能系统的优缺点,解决了电动汽车续驶里程与加速爬坡性能之间的矛盾。在MATLAB/Simulink环境下对复合电源系统中重要模块进行仿真,测试结果显示,采用超级电容—蓄电池的复合电源系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能和能量利用率。     

移动机器人复合电源系统的能量管理研究

针对移动机器人蓄电池-超级电容复合电源系统提出了基于模糊逻辑的能量管理控制策略,该策略充分地利用了蓄电池的高比能量和超级电容的高比功率的特性,使超级电容承担瞬时大功率,蓄电池承担长时间的平均功率。通过建立复合电源系统的模型进行仿真研究,仿真结果表明该策略有效地提高了机器人的动力性能,以及延长了蓄电池的使用寿命。     

基于电压下垂法的直流微电网混合储能系统控制策略

以稳定直流母线电压和优化蓄电池工作过程为目的,提出了一种基于电压下垂法的直流微电网混合储能控制策略。该控制策略根据直流母线电压信息,利用超级电容快速补偿母线功率缺额的高频部分;通过蓄电池对超级电容进行能量补充,间接补偿母线功率缺额的低频部分;利用超级电容电压不能突变的特点,实现对蓄电池电流的平滑控制。控制系统以直流母线电压、超级电容电压及蓄电池荷电状态为判断条件,自动切换工作模式。实验表明,该控制策略可自动调节蓄电池和超级电容出力,维持直流母线电压在额定值附近小范围波动,有效地减小了蓄电池充放电次数,延长其使用寿命。     

电动汽车复合能源系统设计

为解决燃油汽车带来的环境、能源等负面问题,推进新能源在汽车领域的应用逐渐成为人们关注的焦点。文中基于太阳能电池、超级电容和蓄电池3种能量源,对电动汽车复合能源系统进行了研究。针对各能量源的特性设计了基于Boost电路的最大功率点跟踪控制器以及连接超级电容与直流总线的电流双象限DC/DC变换器,并通过MATLAB仿真工具箱对其进行了仿真,进而确定了电路参数。同时,基于电流约束设计了系统的总体控制策略,并进行了相关测试。实验结果表明,复合能源系统可对太阳能电池进行最大功率点跟踪,而且巧妙融合了超级电容的高比功率以及蓄电池高比能量的特点,有效缩短了蓄电池大电流放电的时间,改善了电动汽车启动及加速时的性能。     

基于模糊控制的混合储能可变时间滤波常数控制方法

针对光储一体发电系统中蓄电池-超级电容混合储能系统的功率动态分配问题,提出一种基于模糊控制的混合储能系统可变滤波时间常数功率分配方法.该方法考虑超级电容的荷电状态和混合储能系统功率需求的变化率,利用模糊控制对低通滤波时间常数进行动态调节,最大化利用超级电容在暂态过程中功率快速响应特性,使蓄电池功率响应更加平滑,减少对蓄电池的冲击,提升混合储能系统的整体性能.仿真结果表明,该方法能根据超级电容荷电状态和功率需求变化率,充分发挥超级电容功率型和蓄电池能量型的功能特性,有效提高光储一体发电系统的鲁棒性.     

一种基于低通滤波算法的车用HESS功率分配控制策略

在混合动力汽车行驶中,为了能让车载超级电容有效地为蓄电池提供能量缓冲，其荷电状态（SOC）需保持在一个安全范围内,以防止电容过充或能量不足。针对这一问题，基于车载超级电容的工作特性，改进了传统的车用混合储能系统滤波分配法，舍弃算法逻辑复杂、参数设计困难的逻辑门控制，使用简单的PI控制实现了电动汽车运行过程中超级电容电量的自保持，并通过基于TMS320F2812控制的混合储能装置和基于半实物仿真的永磁同步电机试验平台对所提出的方法进行了试验验证。结果表明，该方法在超级电容提供负载峰值功率，达到对蓄电池“削峰填谷”目标的同时，又使其稳态电压保持在一个稳定值，满足混合动力汽车对于车载超级电容的能量回收要求。     

基于混合静止能量的虚拟转动惯量控制技术

首先在频率动态变化过程中,建立蓄电池的电池储能、超级电容器的电容储能与同步发电机的机械动能间的能量转换关系,阐述源于2种静止能量的混合储能系统的虚拟转动惯量的定义。其次,根据蓄电池和超级电容器的充放电特性,利用2种储能单元间的功率协同调节,提出含电池储能与电容储能的虚拟转动惯量的控制策略。该控制策略通过监测系统频率波动,根据2类储能元件的功率调节特性及荷电状态,协同调用2种静止能量,以模拟同步发电机组的惯性响应。最后,通过搭建含混合储能的光伏微电网仿真系统,验证了所提控制策略能够充分利用混合储能设备中存储的静止能量快速虚拟出惯性响应,显著改善系统频率的稳定性。     

计及实时交通特征的电动公交车备用率与充电桩联合优化

为了提高电动公交车及充电站总投资和运营的经济性,需综合考虑公交车和充电桩的购置成本以及充电成本。以道路特征、实时交通特征、环境温度为主要影响因素,计算电动公交车的行驶时间和能耗;在满足公交车运营基本需求和保证车内温度的前提下,以日公交车购置成本、日充电桩建造成本、日充电成本之和最小为目标进行优化,建立电动公交车备用率与充电桩的联合优化模型,并采用改进的离散型自适应粒子群优化算法进行计算,得到公交车和充电桩的最优购置方案以及各季节和全年的日均投资及运营成本。以某公交线路上电动公交车年内多种运营条件为算例,验证所建优化模型的正确性。     

Torque control strategy for a parallel-hybrid vehicle using fuzzy logic

In this article, we introduce a fuzzy logic controller to the driving strategy of a hybrid electric vehicle (HEV). The decision making of this fuzzy logic controller is useful to nonlinear and uncertain systems such as electric vehicle applications, and the fuzzy logic controller is immune to various vehicle load and road conditions. To construct the proper rule base of the fuzzy logic controller, the torque-producing, pollutant-emission, and fuel-consumption characteristics of the diesel engine and the hybrid system are clarified through dynamo testing. Then, the driving patterns of the driver and vehicle load on the service course are investigated. These results are also reflected in constructing the rule bases of the proposed fuzzy logic controller. To prove the usefulness of the proposed fuzzy logic controller, actual road tests of the parallel HEV are carried out. Note that the battery maintains its nominal voltage through 20 days of running without extra charging process.     

计及行车计划编制的电动公交车有序充电策略

为了提高电动公交车的经济性并兼顾公交车和电网的利益,需综合考虑电动公交车的充电策略和行车计划编制问题.首先,生成满足时间接续关系和电池电量约束的可行车次链,建立以充电成本最低为优化目标的可行车次链有序充电阶段1模型和以总运营成本最低为优化目标的最优车次链选择模型;然后,分别以白天和夜间充电负荷波动最小为优化目标,建立最优车次链有序充电阶段2模型和夜间充电二次规划模型;最后,以一条公交车线路为例对所提模型进行验证,结果表明所提模型和方法能满足公交车公司制定行车计划的需求,实现了电动公交车总运营成本最低的目标,同时通过有序充电达到了减少充电成本和平抑充电负荷波动的目的,对指导电动公交车制定充电策略和行车计划具有重要的参考价值.     

电动汽车复合储能系统的功率分配优化研究

以带有半主动复合储能系统构型的纯电动客车作为研究对象,提出了一种以最小电池耗能及电池功率变化作为目标函数的凸优化方法。在中国哈尔滨城市公交道路工况的基础上,对所提优化方法与基于规则的功率分配策略进行能效及电池功率变化的对比分析。仿真结果表明,在中国哈尔滨城市公交道路工况条件下,采用所提凸优化功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别为93.46%和98.81%,电池功率的均方差为5.3153 k W,较之基于规则的功率分配策略,电池及超级电容的综合能效分别提高了0.74%和0.26%,电池功率均方差降低了46.91%。基于此功率优化分配方法能够有效的改善电动汽车的运行特性。     

融合地形信息的车载复合电源控制方法研究

地形信息对复合电源能量分配具有较大影响,忽略地形信息的能量分配控制效果难以达到最优。搭建了动力电池-超级电容复合电源模型,通过实验对模型参数进行了辨识并验证了模型的有效性;融合路径高程信息,构建了结合道路坡度的车辆能量需求模型;运用模糊控制理论,开发了一种考虑地形信息的具有电池基准功率调节特征的复合电源能量分配控制方法。仿真结果表明:融合地形信息的控制方法能够降低电池峰值电流,在美国城市驾驶循环工况(UDDS)下使超级电容的使用时间延长了26.5%,制动回收能量提高了5.5%。     

考虑季节特性的多时间尺度电动汽车负荷预测模型

当前对电动汽车(Electric Vehicle,EV)充电负荷预测的研究大多集中在短期单一时间尺度,且鲜有考虑在较长时间尺度下不同季节电动汽车充电负荷存在的差异.基于此,提出一种考虑季节特性的多时间尺度电动汽车负荷预测模型.首先,考虑季节特性对EV的电池最大载电量、里程耗电量和空调耗电量的影响,结合时空分布规律建立短...     

一种电动公交车充换电站动力电池全自动更换技术方案

针对目前服务于电动公交车的大型充换电站提出一种全自动更换动力电池的技术方案。方案站在系统的角度,整合充换电站各类设备信息资源,联动视频监控信息,实现对电动公交车的全自动换电。系统利用物联网技术在换电车辆、动力电池、充电机自动感知和物物相连的基础上,通过车辆自动导引、电池自动匹配、换电系统控制,进而实现整站全自动换电。同时,结合充换电站实际运行的深入分析研究,制定出一套规范化的操作流程和控制策略。结果表明,该技术方案在兼顾安全和效率的前提下,可以有效提高整个充换电站的服务能力。