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《沈阳建筑大学》 2015年
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燃料电池/蓄电池混合动力系统能量管理策略研究

向培勇  
【摘要】:随着我国空气质量日趋恶化,雾霾天气已经严重影响到人们的正常生活和工作。在大部分城市雾霾成分中,汽车尾气的贡献率高达四分之一,发展混合动力汽车、电动汽车以及燃料电池汽车等新能源汽车已经刻不容缓。作为新能源汽车最理想动力源,燃料电池是一种高效、环境友好新型发电装置,通常和辅助能源结合起来组成混合动力装置,能有效地帮助解决环境污染和能源紧缺等问题。混合动力汽车能量控制管理策略调控各能量源之间的功率、转矩分配,是一个涉及非线性动态优化问题,混合动力汽车性能与其密切相关,目前已经成为各大汽车企业及科研机构研究热点。本文在阅读国内外大量相关文献的基础上,总结了混合动力系统能量控制管理策略研究现状和发展趋势,介绍了燃料电池/蓄电池混合动力汽车能量控制策略原理和实现方法。本文以燃料电池/蓄电池混合动力汽车为研究对象,基于MATLAB/Simulink环境,搭建了混合动力系统及各部件仿真模型。基于瞬时等效燃料消耗最小控制算法,本文采用fmincon函数优化燃料电池和蓄电池功率输出,并利用Stateflow工具箱建立混合动力工作模式切换规则库。为了简化模型及提高仿真的实时性,本文选取能量控制管理策略相关参数,使用BP神经网络建模,仿真结果显示:BP神经网络能量控制管理策略能很好学习瞬时等效燃料优化能量控制管理规则,并维持蓄电池荷电状态(State Of Charge,SOC)稳定性。为了与ADVISOR原有能量控制策略仿真对比,以ADVISOR为开发平台,对能量控制策略进行二次开发,并依据系统结构对部件相关部件参数进行修改。研究结果表明瞬时等效燃料优化管理策略很好降低了燃料消耗并维持SOC稳定。论文在分析研究整车控制器(Vehicle Control Unit,VCU)需求基础上,提出了完整的整车控制器硬件和软件设计方案。在整车控制器设计中充分考虑到整个控制系统的性价比,控制器采用8位单片机STC89C52RC,外部扩展了32K的程序存储器和8K的数据存储器。控制系统的硬件设计还包括电源及复位模块、A/D模块、I/O模块、RS232通信模块、CAN通信模块及PWM信号输出模块等。由于控制系统工作环境电磁干扰严重,温度变化大,控制系统采取了多种抗干扰措施。为了更进一步提高燃料电池/蓄电池混合动力汽车燃料经济性,使用最大功率跟踪算法优化燃料电池功率输出,通过DC/DC变换器调节燃料电池负载电压使电流向最大功率点对应电流靠近,实现最大功率化输出目的。
【学位授予单位】:沈阳建筑大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:U469.7

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【参考文献】
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