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混合動力電動汽車能量管理策略研究答辯,答辯人： 專業(yè)： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師：,論文框架,1.緒論 2.混合動力電動汽車能源分析 3.混合動力電動汽車關(guān)鍵技術(shù) 4.混合動力電動汽車基本結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的控制策略,緒論,研究背景 隨著全球資源的減少和環(huán)保努力的發(fā)展，低排放，低功耗的新型車輛電力系統(tǒng)是全球汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢。然而怎樣能夠更加有效利用電池的能源、延長電池的使用壽命和能源回收等問題成為電動汽車發(fā)展的阻力。因此，研究混合動力汽車的能源管理體系和控制策略是非常重要的。,混合動力電動汽車能源分析,化學(xué)電池 1.鋰離子電池：鋰離子電池由正，負(fù)和電解質(zhì)三部分組成 原理： 正極反應(yīng)：放電Li+進(jìn)入，充電Li+脫離。 充電時：LiFePO4→ Li1-xFePO4 + xLi?++ xe-? 放電時：Li1-xFePO4+ xLi?++ xe-?→LiFePO4 負(fù)極材料：多采用石墨。最新研究發(fā)現(xiàn)鈦酸鹽可能是更好的材料。 負(fù)極反應(yīng)：放電時鋰離子分解，充電時鋰離子進(jìn)入。 充電時：xLi + xe + 6C →LixC6 放電時：LixC6 → xLi + xe + 6C 循環(huán)壽命的影響因素： （1）金屬鋰的沉淀（2）正極材料的分解（3）電解質(zhì)的影響（4）隔離膜的阻塞或損壞,。,2.鎳氫電池：主要以KOH作為電解液，陰極采用金屬氫氧化鎳，陽極采用錫氫合金的電池 充電時 陽極反應(yīng)：Ni(OH)2?+ OH-?→ NiOOH + H2O + e- 陰極反應(yīng)：M + H2O + e-?→ MH + OH- 總反應(yīng)：M + Ni(OH)2?→ MH + NiOOH 放電時 正極：NiOOH + H2O + e-?→ Ni(OH)2?+ OH- 負(fù)極：MH + OH-?→ M + H2O + e- 總反應(yīng)：MH + NiOOH → M + Ni(OH)2 在上式中，M是一種吸氫合金，MH是一種表面吸附有氫原子的吸氫合金。最常用的儲氫合金是LaNi5。 鎳氫電池相比于其他電池具有許多無污染，比能量高，功率大，充放電快，耐久性等諸多優(yōu)點(diǎn)。 另一大優(yōu)點(diǎn)是鎳氫電池不含鎘，鉛等有毒金屬，其中一部分還具有較高的回收價(jià)值。,3.鉛酸電池：鉛酸電池的電極是鉛及其氧化物，電解液是硫酸溶液。鉛酸蓄電池放電狀態(tài)時電池正極的主要成分是二氧化鉛，鉛是負(fù)極主要成分。在充電狀態(tài)時主要成分正負(fù)極都是硫酸鉛。 原理： 將鉛酸電池（PbO2）和陰極（Pb）浸入電解液（稀硫酸）中，基于鉛酸電池的原理兩者之間將會產(chǎn)生2V的電壓，通過充放電，陽極和電解液將發(fā)生如下變化： PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---PbSO4 + 2H2O + PbSO4 化合價(jià)降低，負(fù)電荷在電解液中流動;Pb的化合價(jià)上升，正電荷流動。 PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2H2SO4 + Pb 第一硫酸鉛鉛的化合價(jià)上升，被氧化，正電荷為正。第二鉛酸中鉛化合價(jià)較低，負(fù)電荷減少為負(fù)值。,物理電池 物理電池是依靠物理變化來提供電池蓄電，超級電容器，飛輪電池等屬于物理電池。 超級電容器是傳統(tǒng)電容器和電池組件之間的電源，主要依靠雙電層和氧化還原電容充電來存儲電力。 飛輪是類似于能量產(chǎn)生的原理，旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)自己的充放電。,生物電池 生物電池是將生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電能。生物能量代謝與氧化還原反應(yīng)息息相關(guān)。這些氧化還原反應(yīng)相互影響，相互依存，形成網(wǎng)絡(luò)，從而進(jìn)行生物能量的代謝。 現(xiàn)實(shí)情況由于技術(shù)方面限制，生物電池的研究和使用仍處于初始階段。其前景非?？捎^。,3 混合動力電動汽車關(guān)鍵技術(shù),驅(qū)動電動機(jī)及其控制技術(shù) ,驅(qū)動電機(jī)是電動汽車的關(guān)鍵部件，直接影響到車輛的動力和經(jīng)濟(jì)性。 動力電池及其管理系統(tǒng),,混合動力汽車電池的性能直接影響驅(qū)動電機(jī)的性能。它用于激勵電動機(jī)并向動力系輸出峰值功率，另一個是吸收制動器的再生能量并將其儲存。再生能量對于提高混合動力汽車的整體效率非常重要。 整車能量管理控制系統(tǒng)主要功能是進(jìn)行整車功率控制和工作模式的切換控制。根據(jù)駕駛員的操作，確定駕駛員的意圖，以滿足司機(jī)的需要的前提之下，合理分配電機(jī)，發(fā)動機(jī)，電池的等功率組件的功率輸出，利用最佳管理，使有限燃料發(fā)揮最大的作用。,,,圖 整車綜合控制與多能源管理系統(tǒng)原理圖,4 混合動力電動汽車基本結(jié)構(gòu)及其相應(yīng)的控制策略,串聯(lián)式混合動力電動汽車,串聯(lián)式結(jié)構(gòu)圖,發(fā)動機(jī)，發(fā)電機(jī)，電池組，驅(qū)動電機(jī)和控制器是構(gòu)成串聯(lián)式的主要部件。 由于串聯(lián)混合動力的發(fā)動機(jī)與車輛的行駛狀況沒有直接的關(guān)系。因此能源管理策略的主要目標(biāo)是使發(fā)動機(jī)工作效率和排放面積最大。除此之外，為了優(yōu)化能量分配的總體效率，驅(qū)動系統(tǒng)，發(fā)動機(jī)，電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的動力傳動系統(tǒng)應(yīng)共同考慮。,并聯(lián)式混合動力電動汽車,并聯(lián)式結(jié)構(gòu)圖,并聯(lián)混合動力汽車主要由發(fā)動機(jī)，發(fā)電機(jī)，電池組，電機(jī)控制器等組成。在并聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)中，發(fā)動機(jī)和電動機(jī)通過扭矩耦合裝置直接連接到驅(qū)動軸上。 并聯(lián)混合動力汽車的能源管理戰(zhàn)略尚不成熟，需要進(jìn)一步優(yōu)化。早期混合動力汽車能源管理戰(zhàn)略主要以汽車的速度為主。由于設(shè)計(jì)簡單，易于理解，技術(shù)門檻低，所以混合動力汽車的早期發(fā)展已經(jīng)得到了更廣泛的研究和應(yīng)用。,混聯(lián)式結(jié)構(gòu)圖,混聯(lián)式是串聯(lián)和并聯(lián)的組合，其結(jié)構(gòu)和控制模式充分發(fā)揮了兩種驅(qū)動模式的優(yōu)點(diǎn)。使發(fā)動機(jī)，發(fā)電機(jī)，電機(jī)等部件全部實(shí)現(xiàn)優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上確保系統(tǒng)中在更復(fù)雜工作條件下達(dá)到最佳狀態(tài)，更加可以輕易實(shí)現(xiàn)排放和燃油消耗控制目標(biāo)。 混合動力汽車由于其獨(dú)特的傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，例如采用行星齒輪傳動，除了利用瞬時優(yōu)化能源管理策略外，整體優(yōu)化能源管理戰(zhàn)略和模糊能源管理策略等。,混聯(lián)式混合動力電動汽車,總結(jié)與展望,現(xiàn)如今能源短缺和環(huán)境污染是汽車工業(yè)發(fā)展目前面臨的兩大挑戰(zhàn)。因此，必須研究新能源汽車。混合動力汽車與傳統(tǒng)汽車相比吸收了柴油機(jī)車的特點(diǎn)和電動汽車的優(yōu)點(diǎn)，在改善經(jīng)濟(jì)和減少排放方面的應(yīng)用范圍非常廣泛。作為混合動力車輛的重要組成部分，電力供應(yīng)對車輛動力學(xué)，經(jīng)濟(jì)性和安全性有重大影響。,致謝,謝謝各位老師批評指正,