超级电容辅助动力电动车电源建模与仿真研究

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1、分类号：10710—20040539llllll'lll,llllllllll!l／llllllllll',llllllll1111111IY1528151滚步犬海硕士学位论文导师姓名职称申请学位级别论文提交日期学位授予单位超级电容辅助动力电动车电源建模与仿真研究姚佼汪贵平教授答辩委员会主席学位论文评阅人巨永锋武自芳支Ⅱ控摘要电动汽车利用车载电能驱动车辆，使人们逐渐摆脱了对石化能源的依赖，但由于受蓄电池性能的制约，其行驶里程有限；且在城市工况下，由于地形结构、交通拥堵等因素，车辆加减速频繁，其寿命严重缩短。在现状城市道路工况下，蓄

2、电池必须在比能量和比功率、以及比功率和循环寿命之间做出权衡；超级电容作为辅助能源，寿命长、效率高、充电迅速、功率密度高，同时也能够回收制动能量。超级电容辅助动力电动车通过高能量密度和高功率密度的电源相互补充，协调控制，降低了对单个电源的要求，延长了行驶里程，将有利于电动汽车的商业化推广和应用。首先对电动汽车动力蓄电池和超级电容分别进行了分析建模。在概况电动汽车对动力蓄电池要求的基础上，着重研究了其充放电、容量、温度等工作特性，并对传统的蓄电池模型进行了改进，建立了三阶蓄电池模型，进行了初步的仿真验证，取得了较好的效果；在总结超级电

3、容在电动汽车中应用的基础上，着重分析了其工作机理、特性，采用相关试验和数学分析相结合的方法建立了其模型；对蓄电池／超级电容复合电源的特性、结构进行了研究，将两者通过功率总线、功率变换器等有机地结合在一起，建立了蓄电池／超级电容的复合电源模型。其次，针对当前城市工况下电动汽车行驶的特点，提出了复合电源控制的目标，并分别对电动汽车起动加速爬坡、匀速行驶和下坡制动减速三个典型工况下的功率分配进行了分析研究。最后，在分析了电动汽车仿真软件ADVISOR各部分子系统和部件建模的基础上，对其中的Focus纯电动汽车的电源模型和控制策略部分进行

4、修改，建立了超级电容辅助动力电动汽车整车模型，进行了仿真验证，并与原车的仿真性能进行了对比。结果表明，其在加速性能、再生制动能量利用效率、能耗等方面有显著改善。关键词：电动汽车，蓄电池，超级电容，复合电源，控制策略AbstractElectricenergyisusedtodrivethevehicleinEV(ElectricVehicle)，whichmakesusdisposeofdependencyofpetrifiedenergy．However,thetravelmileageislargelylimitedbecau

5、seoftheperformanceofbattery；furthermore，thelongevityofbatteryisalsoshortenedsharplybecauseoffrequentaccelerationanddeceleration，whicharecommonintheurbanoperatingcondition，influencedbyterrainstructure，trafficcongestion，etc．Nowadays，balancemustbetakenbetweenenergyratioa

6、ndpowerratio，powerratioandcyclelongevityofthebattery,whileultracapacitor,allassistantenergysource，markswithlonglongevity,highefficiency,rapidcharge，higllpowerdensity,andthecapabilitytorestorethebrakingenergy．Thehigllenergyratiosourceandhighpowerratiosourcecomplementea

7、chotherandarecontrolledcoordinatelyinEVwitllanultracapacitor-basedauxiliaryenergysystem，whichlessenstheneedofsinglesource，lengthensthetravelmileage，allwhichbenefitthecommercialgeneralizationandapplicationofEV．First，batteryandultracapacitorinEVareanalyzedrespectively．1

8、．BasedonthesummaryofrequestofEVtobattery,theoperatingcharacteristic，suchaschargeanddischarge，volume，temperature，werestudied，