纯电动公交车换电站优化设计和经济运行研究

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1、劣拿未交博士学位论文纯电动公交车换电站优化设计和经济运行研究OptimizationDesignandEconomicalOperationofPureElectricVehiclesSwappingStation作者：张维戈导师：金新民北京交通大学2013年6月学位论文版权使用授权书IIIIIIIIlllIIIllUIY2429222本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。

2、(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：砩导师签名：馘町签字日期：P门年’7月弓／日签字日期：汐／弓年7月广日中图分类号：TM912UDC：621．3学校代码：10004密级：公开北京交通大学博士学位论文纯电动公交车换电站优化设计和经济运行研究OptimizationDesignandEconomicalOperationofPureElectricVehiclesSwappingStation作者姓名：张维戈导师姓名：金新民学位类别：工学学号：05117289职称：教授学位级别：博士学科专业：电力电子与电力传动研究方向：新能源北京交通大学2013年6月致谢本论文的工作是在

3、我的导师金新民教授的悉心指导下完成的，金教授严谨的治学态度、敏锐的洞察力和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢这些年来金老师对我在学习、工作和生活上的诸多关心、帮助和指导。姜久春教授、黄梅教授、和敬涵教授、吴健教授、张彩萍老师、孙丙香老师、龚敏明老师、王占国老师、李景新老师、牛利勇老师和黄或老师，在学习上和生活上都给予了我很大的关心和帮助，在此向诸位老师表示由衷的谢意。北京理工大学王震坡副教授、北京市电力公司陈强高工、惠州亿能公司文锋总工、北京市优科利尔公司温家鹏副总工、中信国安盟固利动力科技有限公司吴宁宁院长，对于我的科研工作和论文都提出了许多宝贵意见，在此表示深深的感谢。中

4、信国安盟固利动力科技有限公司、北京市电力公司等提供了用于测试的电池和电池组以及充换电站的相关运行数据，在此对他们给予的热情帮助表示真挚的感谢。在实验室工作及撰写论文期间，时玮博士、郭宏榆博士、鲍谚博士、张帝博士、颉飞翔、刘秋降、姜君、潘文、杨玉青等对我的研究工作给予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。另外也感谢家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。中文摘要摘要：本论文利用北京奥运会公交车换电站以及上海世博会公交车换电站的设计资料和长期实际运行数据，在多年从事电动汽车充换电站工艺设计和动力锂离子电池成组技术研究的基础上，以降低换电站建设成本、使用成本，减小换电站充电负荷对城

5、市配电网影响为研究目标，从以下几方面对提高换电站规划设计能力和换电站运行经济性展开研究：(1)在分析公交车的运行特点和换电站电池实际使用数据基础上，建立了电动公交车动力电池回站SOC模型、锂离子动力电池充电时间模型、充电功率模型等，提出了基于动力电池回站SOC条件下换电站核心参数计算方法，研究了电动公交车不同运行模式下参数配置差异和各自优势。建立了兼顾顾客收益和换电站建设及运行成本的车辆发车间隔优化方法。(2)针对锂离子电池在使用过程中受温度和容量衰退等因素的影响，充电时间发生显著变化的现象，建立了模拟电动公交车运行工况的锂离子电池功率和温度测试方法，通过不同的对比试验，在锂离子电池等效电路

6、模型基础上分析了影响电池充电时间的主要因素，建立了锂离子电池充电时间在温度和容量衰退等多因素影响条件下的数学模型，并确立了以锰酸锂电池为研究对象的温度和容量衰退影响系数工程计算阀值，在此基础上提出了考虑电池充电时间延长的换电站核心参数的冗余设计策略。(3)在分析换电站的实际备用电池充满电后的等待时间数据基础上，以现有的工业峰谷电价政策为依据，以全天充电费用最低和峰谷差最小为目标，提出了备用电池开始充电时间的遗传优化算法，达到换电站经济运行的目的。针对遗传优化算法需要准确估算车辆运行时间和运行能耗，根据公交车不同时段实际运行时间和不同季节平均能耗，建立了全天分段运行时间和不同季节能耗修正系数。

7、最后通过北京奥运会换电站公交车实际运行数据和典型的北京市公交运行工况分别验证了相关算法的适用性，充电费用降低40％以上。(4)在分析换电站电力负荷的特点以及主要影响因素的基础上，研究了BP神经网络预测模型和基于模糊聚类的历史数据提取方法，建立了适用于公交车换电站的BP神经网络预测模型，确定了历史数据的模糊聚类统计指标以及BP神经网络需要的历史数据的寻找范围和数量，形成了基于相似日负荷样本的BP神经网络换电站短