基于ARM的电动汽车制动能量回馈系统的研究

针对电动汽车制动能量回馈系统,提出了利用超级电容作为储能元件来实现电动汽车再生制动能量的回收利用.设计了针对NXP公司的LPC2400系列ARM,应用脉宽调制PWM控制技术,实现了电动汽车超级电容再生制动控制系统.调试结果表明,在模糊PID控制下再生制动控制器响应效果良好,而且双向DC/DC变换器的控制算法和储能系统是影响制动能量回收的两大因素.验证了系统的软硬件设计能够很好地回收电动汽车的再生制动能量.     

插电式混合动力汽车车载复合电源功率分配策略研究

将原有插电式混合动力汽车单一电源系统改造成复合电源系统,根据整车性能要 求及所用循环工况对车载电源的能量和功率需求解耦,完成动力电池和超级电容的参数匹配; 在Matlab/simulink 中建立复合电源功率分配策略,仿真结果表明,采用复合电源能减少动力电 池循环充电次数,有效避免大电流对动力电池的冲击,充分发挥超级电容的高比功率特性,与 改造前相比,燃油经济性提高3.4%,纯电动行驶里程增加1.3%。     

模糊控制的电动车复合电源能量管理研究

针对由蓄电池与超级电容器组成的电动汽车复合电源,为减缓蓄电池功率变化,提出了模糊逻辑控制能量管理策略,建立了蓄电池-超级电容复合电源系统仿真模型,在ADVISOR中进行仿真,得到了复合电源最佳荷电状态初始值.结果表明:对比于逻辑门限控制,模糊逻辑控制的蓄电池功率变化缓慢,减轻了蓄电池的负担.     

基于指数趋近律的车载复合储能系统全局滑模控制

针对电动汽车存在电池使用寿命和续航里程不足的问题,引入超级电容、电池和DC/DC变换器构成车载复合储能系统.基于五阶状态空间电路平均模型,提出一种基于指数趋近律的全局滑模(E-GSM)控制策略,并基于Lyapunov方法进行控制策略的稳定性分析.该策略包括一个全局滑模电流控制器(用于精确跟踪电池和超级电容电流参考值)和一个PI控制器(用于稳定母线电压);同时,提出一种改进的基于规则的能量管理策略,用于生成电池电流参考值.仿真结果表明, E-GSM控制策略能够精准跟踪负载功率变化,在中国典型城市工况及新欧洲行驶工况下,电池SOC终值分别提高10%和7%,且避免了电池大电流放电,验证了E-GSM控制策略的有效性.     

电动汽车混合电源系统及其能量管理策略研究

对蓄电池-超级电容混合电源的研究,是电动汽车研究领域中的热点.针对电动汽车续驶里程短,蓄电池寿命较短等问题,对电动汽车电源系统的控制策略进行研究.为了合理的控制两者的功率输出,使电动汽车更高效的运行,详细分析电动汽车混合电源系统运行模式,利用蓄电池能量密度较高,超级电容功率密度较高的特点,提出功率电流控制超级电容和双闭环控制蓄电池相结合的混合功率分配策略.在MATLAB/simulink仿真环境下对电动汽车混合电源以及所提出的控制策略仿真,仿真结果表明:超级电容电流能够准确跟随大功率需求时的参考电流,超级电容起到了辅助电源的作用,减少了蓄电池大电流冲击以及充放电次数,所提出的控制策略能合理分配蓄电池和超级电容的出力.     

超级电容驱动的电梯制动能量回馈损耗控制

为了有效回收电梯制动时的再生电能,降低系统损耗,提出一种储能回馈型电梯能量控制方案.方案利用超级电容的储能特性实现电梯系统的电能吸收与回馈,从而将制动产生的电能用于补充母线,对功率采取补偿.首先针对超级电容驱动设计了相应的充放电阈值、容量和功率约束,用以提高其充放电效率,以及和其它模块的匹配性.然后设计了基于超级电容与双向DC-DC的储能电路拓扑,根据归一化与约束分析,得到了占空比调节与纹波抑制的关系.最后,通过对超级电容模块及其效率分析,设计了不同功率等级下的交替工作策略,给出了不同功率等级下超级电容与DC-DC的工作状态、功率约束,有利于DC-DC对超级电容电压的控制,提升超级电容和DC-DC的综合效率.基于Simulink搭建仿真模型,结果表明在电梯制动过程中,超级电容能够准确及时的对制动能量进行回收,并且将回收的能量及时准确的回馈给母线,实现功率补偿的同时,也能避免功率波动,具有良好的驱动控制和能量管理能力,有效降低系统中的能量损耗,从而改善能效.     

基于混合储能结构的能量捕获无线通信信道容量分析

针对现有能量捕获技术存在能量来源不稳定、储能设备容量有限等特点,提出了一种基于超级电容和电池的混合储能结构,并建模分析其相应的通信信道容量性能。首先,针对点对点能量捕获无线通信系统,建立基于混合能量存储结构的通信信道模型。其次,根据能量捕获的随机特性,假设能量到达过程符合伯努利随机过程,提出了一种近似最优能量分配策略,推导出系统平均吞吐量的上、下界限及其常数差值,并进一步求得系统近似信道容量。最后,通过实验验证了在捕获能量小于和大于超级电容储能容量两种情形下,系统信道容量上、下界的恒定差值分别为1.77bps/Hz和2.49bps/Hz;同时,相比传统节点采用电池作为单一储能结构,混合能量存储结构能够有效提高系统的能量利用率,增大系统的信道容量,当超级电容储能容量与电池储能容量的比例为12时,信道容量的上界 可提升到70%。     

一种低功耗太阳能无线自动滴灌控制器的设计

本文设计了一种基于太阳能为主要能量来源,以超级电容为主要储能元件和供电元件的低功耗无线自动滴灌控制器。针对现有无线滴灌控制器存在功耗大、电池使用寿命较短的问题,通过硬件设计与软件实施低功耗管理策略,提出一种基于ZigBee技术的低功耗无线自动滴灌控制器设计方案。分析与测试结果表明,该控制器具有较强的自主生存能力,可有效降低滴灌中的人工维护成本。     

基于线性自抗扰的超级电容储能变换器控制北大核心CSCD

针对超级电容储能系统应用于间歇性大功率场合外部扰动的随机性和非线性问题,通过分析超级电容储能系统结构和工作原理,基于超级电容器和三相交错并联双向直流变换器的工作特性分析和数学模型,提出了一种电压外环线性自抗扰控制(linear active disturbance rejection control, LADRC),电流内环PI移相均流控制的超级电容储能变换器控制方法,论述了线性自抗扰控制所需的参数整定过程,并在MATLAB/Simulink中进行仿真验证。结果表明,在直流母线电压与负载扰动的情况下,上述改进控制方法较PI控制可有效抑制直流母线电压波动,改善超级电容储能系统的动态响应速度和抗干扰能力。     

航天器新型功率电源系统设计

近年来航天器整体技术发展迅速,对电源系统的轻质小型化要求越来越高;传统的功率电源系统储能单元采用蓄电池组或贮备电池,由于脉冲类负载存在脉冲电流用电的工作特性,在储能单元设计时通常采用增加电池设计容量的方式来满足脉冲类负载供电要求,导致功率电源系统轻质小型化设计受到限制;提出一种新型功率电源系统方案设计思路,引入超级电容器与蓄电池组联合供电输出,充分发挥超级电容器大脉冲放电的优势,有利于实现航天器功率电源系统轻质小型化,具有一定的应用前景。     

直流微网混合储能系统优化控制策略

和单一储能相比,蓄电池/超级电容混合储能系统可以满足微网多样化的要求.在独立直流微网系统中,根据优先使用功率密度较高的超级电容、减少蓄电池频繁大电流充放电的原则,提出了一种混合储能系统优化控制策略.加入延迟环节延迟蓄电池出力,由超级电容迅速平抑系统功率波动;根据超级电容实时荷电状态和充放电状态,采用模糊控制器调整延迟时间,在保证超级电容安全运行的前提下实现其充分利用;蓄电池作为持续供能设备,采用基于其端电压的多滞环电流控制方法,对蓄电池充放电过程进行优化,减少高频充放电电流切换造成的损伤.仿真实验结果验证了控制策略的有效性.     

Fuzzy Adaptive Filtering-Based Energy Management for Hybrid Energy Storage System

Regarding the problem of the short driving distance of pure electric vehicles, a battery, super-capacitor, and DC/DC converter are combined to form a hybrid energy storage system (HESS). A fuzzy adaptive filtering-based energy management strategy (FAFBEMS) is proposed to allocate the required power of the vehicle. Firstly, the state of charge (SOC) of the super-capacitor is limited according to the driving/braking mode of the vehicle to ensure that it is in a suitable working state, and fuzzy rules are designed to adaptively adjust the filtering time constant, to realize reasonable power allocation. Then, the positive and negative power are determined, and the average power of driving/braking is calculated so as to limit the power amplitude to protect the battery. To verify the proposed FAFBEMS strategy for HESS, simulations are performed under the UDDS (Urban Dynamometer Driving Schedule) driving cycle. The results show that the FAFBEMS strategy can effectively reduce the current amplitude of the battery, and the final SOC of the battery and super-capacitor is optimized to varying degrees. The energy consumption is 7.8% less than that of the rule-based energy management strategy, 10.9% less than that of the fuzzy control energy management strategy, and 13.1% less than that of the filtering-based energy management strategy, which verifies the effectiveness of the FAFBEMS strategy.     

基于PMP算法的HEV能量优化控制策略

针对常用混合动力汽车（Hybrid electric vehicle,HEV）中锂离子电池在功率波动较大时难以满足需求,以及单个驱动周期内HEV燃油能耗大且能量不能很好回收等问题,研究采用锂离子电池和超级电容器混合储能系统（Lithium-ion battery and super-capacitor hybrid energy storage system,Li-SC HESS）与内燃机共同驱动HEV运行.结合比例积分粒子群优化算法（Particle swarm optimization-proportion integration,PSO-PI）控制器和Li-SC HESS内部功率限制管理办法,提出一种改进的基于庞特里亚金极小值原理（Pontryagin's minimum principle,PMP）算法的HEV能量优化控制策略,通过ADVISOR软件建立HEV整车仿真模型,验证该方法的有效性与可行性.仿真结果表明,该能量优化控制策略提高了HEV跟踪整车燃油能耗最小轨迹的实时性,节能减排比改进前提高了1.6%~2%,功率波动时减少了锂离子电池的出力,进而改善了混合储能系统性能,对电动汽车关键技术的后续研究意义重大.     

基于WSN节点能量补充的太阳能充电系统

由于传统的电池供电方式满足不了WSN节点能量消耗的要求,设计了一种基于WSN节点能量补充的光伏发电系统.根据四区域光电传感器采集的光照强度信息,STM32最小系统驱动控制水平方向和垂直方向的舵机,使得太阳能电池板适时获得最大光照强度.实验结果表明,采用锂电池和电容混合储能方案时,在测试条件下,可为锂电池提供的0.1A左...     

60V/3kW锂电源及其基于DSP的充电电路研究

锂电池由于具备体积小、能量密度大、单体电压高、自放电率低、内阻小等特点而被广泛应用于混合动力系统中。针对传统锂电池保护电路和充电电路表现出的局限性,提出了基于DSP2407A的智能管理系统(可有效地保护锂电源系统)和基于PFC的充电电路(可有效地对电池充电)。实验结果证明了设计的正确性,为混合动力汽车用锂电源系统奠定了坚实的基础。     

车载复合电源模糊能量管理策略优化设计

针对电动汽车复合电源模糊能量管理,传统模糊控制依赖专家经验存在精度不高、自适应性弱等不足,设计了一种基于改进布谷鸟搜索算法(ICS)优化的模糊控制方法。在Matlab/Simulink平台上建立车载复合电源模糊控制器,采用ICS算法对模糊控制器中的隶属度函数参数进行优化,然后将其嵌入到Advisor软件中复合电源电动汽车模型进行仿真与分析。结果表明,与传统模糊控制相比较,该方法能更好发挥超级电容性能优势,减缓了电池输入、输出功率且整车能耗经济性得到提升。     

串联混合动力城市客车整车控制系统研制

介绍安徽安凯汽车股份有限公司HFF6120G03SHEV型串联式混合动力城市客车整车控制系统研制,以串联式混合动力城市客车为控制对象,对驾驶员的需求、整车能量优化分配和整车控制策略进行了分析,设计、制作了整车控制器硬件电路,编写了软件程序.实现了混合动力模式、纯电动模式、发动机模式、能量回收模式、充电模式等正常工作模式,使客车正常工作时发动机始终处于高效区、电池不过充电或过放电,并在客车出现故障时切换到跛行回家模式或单电机驱动模式等故障运行模式,保证客车可以行驶到安全地带.经过试验场测试和实车运行测试,设计、研制完成的整车控制器可在城市公交环境下长期稳定、可靠的运行,能准确实现整车控制功能,并达到显著的节能效果.     

多能源电动汽车中的Fuzzy控制策略及仿真

多能源电动汽车的能量存储系统由锌空电池、镍氢电池和超大电容三种能量存储元件组成。锌空电池为负载提供基本能量。镍氢电池工作在中级能量区，并回收下坡和刹车过程中的能量。超大电容工作在尖峰负载区，为大加速度过程提供能量，在短时间内可以实现能量回收。该文在多能源电动汽车的模型基础上，针对能量管理系统(EMS)提出了一种模糊控制策略。EMS模糊控制策略的输入包括所需功率、镍氢电池的SOC和超大电容的SOC，模糊控制策略的输出包括三个能量存储元件的分配功率因子，每个输入和输出有不同的模糊量。仿真结果表明：模糊控制策略比简单查表控制策略在续驶里程、燃料经济性和效率等方面均有所改善。     

燃料电池有轨电车能量管理Pareto多目标优化

节能环保的出行方式得到政府的大力推广, 其中燃料电池混合动力有轨电车由于可无网运行且节能环保而备受关注.为了改善燃料电池/超级电容/动力电池大功率有轨电车的燃料经济性与系统耐久性, 提出一种有轨电车能量管理策略(Energy management strategy, EMS)的多目标优化方法. 首先以氢燃料消耗量和能量源性能衰减率作为评价指标, 建立多目标成本函数. 由于两个指标很难在同一个等式中评价, 设计了基于状态机与非支配排序的能量管理Pareto多目标优化方法, 获得了有轨电车能量管理策略Pareto非劣解集, 并分析了能量管理策略的目标功率参数对性能指标的影响规律, 进而遴选出兼顾燃料经济性与系统耐久性的综合最优解. 结果表明, 与功率跟随策略和基于遗传算法优化策略相比, 该能量管理优化方法的燃料经济性分别提高了29.4 %和2.4 %.