传统汽车存在两点不足减速制动时,反复的摩擦制动会损伤制动器,且动能无法回收;怠速时发动机空转耗能,尾气排放加剧。另外,考虑到蓄电池充放电慢,吸收制动能量有限,而超级电容可迅速充放电,故提出一种基于逻辑门限值的启停控制策略先分析启停系统的工作原理、蓄电池与超级电容组成的复合电源的特点;然后确定启停系统及能量回馈的整体结构及其控制策略;最后在ADVISOR软件上建立具有复合电源的系统模型。仿真结果表明该控制策略能有效避免发动机怠速空转耗能,降低尾气排放,实现制动能量回收,且复合电源比单一电源的制动回收率更高。

蓄电池循环寿命短、充放电效率低等缺陷制约了纯电动汽车储能系统的发展,将蓄电池与超级电容器组合成复合电源系统,并采用合理的能量管理控制策略,充分发挥两类能量源的优势,能有效降低纯电动汽车的能量消耗、提高储能系统的使用寿命。根据复合电源的工作方式设计了模糊逻辑能量管理控制策略,采用遗传算法对模糊控制器隶属度函数参数进行了优化。通过MATLAB与ADVISOR联合仿真,结果表明,经遗传算法优化后的能量管理控制策略能够显著降低系统的总能耗,提高制动能量回收效率,改善蓄电池放电状态,并提高储能系统的使用寿命。

为了进一步提高纯电动汽车电机再生制动回收率,增加电动汽车续航里程,对复合电源纯电动汽车再生制动控制策略展开研究。建立串并联可变结构复合电源储能系统,利用SVPWM调制方法控制电机三相整流器的转矩输出,以路面特征值数学模型识别路面状态,建立不同附着系数下以f线组、r线组、理想I曲线和ECE法规线为制动力分配基础的再生制动力控制策略。利用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立复合电源和再生制动控制系统仿真模型,嵌入ADVISOR纯电动汽车整车模型,进行不同制动强度下的再生制动过程仿真,并选取CYC_ECE和CYC_UDDS两种道路循环工况,对嵌入的控制策略模型进行整车仿真,与ADVISOR原有模型的仿真结果进行对比分析。仿真结果表明,所设计的改进型再生制动控制策略能量回收效果更佳,能有效提高续驶里程。

为了降低电动汽车复合电源初始成本、更换成本及电耗,提出了基于动态精英受控NSGA-Ⅱ算法的参数优化方法。对研究对象的复合电源连接方式进行了介绍,制定了车辆能量管理方法。以降低复合电源成本和电耗为目标,建立了复合电源参数的多目标优化模型。在NSGA-Ⅱ算法中引入了动态拥挤度排序策略,可以有效提高基因多样性,从而提出了动态精英受控NSGA-Ⅱ算法的模型求解方法。在UDDS循环工况下对复合电源参数进行优化,与NSGA-Ⅱ算法优化结果比,动态精英受控NSGA-Ⅱ算法优化结果的锂电池和超级电容放电深度更低、制动能量回收量和电池放电效率更高,有效降低了复合电源成本和电耗。

针对复合电源电动汽车的功率及再生制动力的分配问题,(1)在UDDS道路工况下,分别采用双模糊控制和模糊-逻辑控制分配复合电源的功率。研究结果表明,采用双模糊控制的整体效果优于模糊-逻辑控制。(2)基于制动强度、车速、超级电容的SOC值和ECE法规等影响因素建立一种新的再生制动力的分配模型并制定相应的模糊控制器分配车轮的制动力。结果表明改进后的制动力分配方式使得电池的SOC值在单个UDDS工况下比改进前增加0.01;超级电容的SOC值增加0.2;电池受到的电流冲击最大减小了15A。

由于纯电动汽车动力电池功率密度低、大电流充放电能力差、能量利用率低,是造成其续驶里程短的主要因素,在现阶段电池技术得不到大的突破的前提下,如何使再生制动能量回收达到最大化和提高其利用率是提高电动汽车续驶里程的关键。在保证制动的安全性和稳定性,考虑国家安全法规,结合实际的纯电动公交客车运行工况的前提下,提出了一种基于复合电源系统的再生制动力分配控制策略,搭建了模糊控制器。通过MATLAB/Simulink对制动力分配策略建模,基于ADVISOR中中国城市道路典型循环工况下对控制策略进行仿真验证,结果表明此控制策略在满足国家标准法规的前提下,有效地提高了能量回收效率,增加了电动汽车的续驶里程。

以锂离子电池作为单一动力源的某纯电动商务车在大功率行驶时放电电流大、电池发热严重,电池使用寿命偏低。在AVL/CRUISE软件中搭建纯电动商务车整车及复合电源仿真模型,提出一种基于模糊逻辑控制理论的能量管理控制策略,并在MATLAB/Simulink环境下建立模糊逻辑功率分配控制器模型。联合仿真结果表明,使用模糊控制策略的复合电源能够最大限度的避免锂离子电池大电流放电、降低能量消耗且由超级电容进行制动能量回收,可延长锂电池的使用寿命并增加续驶里程。