电动汽车复合电源功率分配控制策略研究.pdf

摘要

摘要

随着工业全球化的快速发展，环境污染以及能源短缺问题日渐突出，电动汽车相

比于燃油汽车具有更加节能减排的优点，使得电动汽车得到了快速发展，电动汽车多

能量源间的功率分配优化也就成为当前研究的热点。功率分配优化主要是建立系统目

标函数后，利用算法去寻找各参数在其约束条件下的最优工作曲线，完成优质的功率

分配，主要可分为两种：第一，基于规则的分配策略简单易行，鲁棒性较好；第二，

基于优化的分配策略控制效果更好，耗能更低。所以将基于规则与基于优化相结合，

可以使控制效果达到更佳的状态。

针对纯电动汽车复合电源的关键技术，本文设计了新型复合电源结构，其中超级

电容搭载800V高压系统。并将复合电源结构细化，工作模式细分，然后进行仿真参

数匹配、控制策略建立、算法优化分析，搭建模型并仿真验证等，具体工作内容如下：

（1）新型高压复合电源系统结构设计。以超级电容主动式和混合二极管式复合

电源结构为基础，增加“能量分配控制器”及单向降压DC/DC转换器，共同组成新

型复合电源系统结构，并说明具体工作模式，同时对动力电池、超级电容和DC/DC

转换器工作特性进行分析。

（2）整车参数及仿真环境参数确定。根据纯电动汽车最高车速、加速和爬坡性

能要求匹配驱动电机参数。结合研究内容与实际应用，选用三种现行纯电动汽车较为

适用的循环测试工况，即：中国轻型乘用车行驶工况CLTC-P、世界轻型汽车测试循

环工况WLTC以及欧洲驾驶循环工况NEDC。并结合工作特性分析对动力电池、超

级电容和DC/DC转换器进行参数匹配。

（3）设计基于联合算法优化的混合控制策略。提出基于逻辑门限与模糊控制混

合的复合电源功率分配控制策略，并使用LDW-PSO-DP联合算法进行优化，即：应

用线性递减权值策略法（LDW）改进后的微粒群算法（PSO）优化模糊控制器隶属度

函数，构建汽车功率需求与复合电源系统SOC间的目标函数，应用动态规划算法（DP）

将指定行驶工况按时间划分多个区间，分别求解各区间最优的电池及电容的输出功率，

得到电池及电容两者的贡献程度，最后各区间的优化结果合并，并在满足汽车功率需

求的前提下实现需求功率在锂离子电池和超级电容器之间全局最优协调分配。

（4）应用ADVISOR进行二次开发并仿真验证。在MATLAB中分别建立动力电

池、超级电容、DC/DC转换器和功率分配控制器的Simulink模型，共同组成新型复

合电源纯电动汽车模型，进行仿真实验验证。针对未搭载，搭载优化前，搭载优化后

的新型复合电源电动汽车的动力性，经济性等进行分析对比说明。实验结果表明：新

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摘要

型复合电源较比传统复合电源续驶里程提升了5.26%；在3种不同工况下动力电池

SOC损耗分别减少了1.53%，1.85%，1.31%；动力电池电流分别下降了约21.02%，

15.05%，25.89%；且经过联合算法优化后较比优化前同样在续驶里程，SOC损耗以

及电流方面有着明显的改善。

关键词：电动汽车复合电源功率分配混合控制策略LDW-PSO-DP联合算法

II

目录

目录

摘要I

AbstractIII

第1章绪论1

1.1课题背景与研究意义1

1.2电动汽车国内外发展现状2

1.3复合电源功率分配国内外研究现状3

1.4本文主要研究内容4

第2章复合电源系统结构分析与优化设计6

2.1复合电源系统结构分析6

2.1.1复合电源传统结构分析6

2.1.2复合电源优化结构分析9

2.1.3新型复合电源工作模式10

2.2动力电池工作特性分析13

2.2.1动力电池充放电特性14

2.2.2动力电池工作效率