文档介绍：国内图书分类号: 学校代码: 10213 国际图书分类号: 密级:公开工学硕士学位论文超级电容混合动力汽车 充电系统研制 硕士研究生: 马鹏宇 导 师: 张东来教授 申请学位: 工学硕士 学科: 电气工程 所在单位: 深圳研究生院 答辩日期: 2009 年 6 月 授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index: : Dissertation for the Master Degree of Engineering DESIGN OF CHARGING SYSTEM FOR SUPER CAPACITOR HYBRID ELECTRICAL VEHICLE Candidate : Ma Pengyu Supervisor : Prof. Zhang Donglai Academic Degree Applied for : Master of Engineering Speciality : Electrical Engineering Affiliation : Shenzhen Graduate School Date of Defence : June, 2009 Degree Conferring Institution : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 I 摘要混合动力汽车是目前最具发展潜力的新能源汽车, 而城市公交客车由于其自身的特点,更适合采用混合动力技术。混合动力汽车的关键部件之一是与之相匹配的动力储能单元,超级电容作为一种新兴的物理储能元件,它充电迅速、比功率大、循环寿命长,适于作为混合动力城市公交客车的储能单元。充电子系统作为整个混合动力系统的重要组成部分,准确、可靠、高效的对动力储能单元进行充电,是保证混合动力系统正常工作地前提。本文针对超级电容组储能单元,设计了具有自我诊断功能的高频开关充电器, 实现了对超级电容组快速可靠地充电及智能监测。超级电容的储能原理不同于常规的动力蓄电池, 其充电过程的荷电状态有其自身的特点,受充电电流、等效串联阻抗和温度等因素的影响。本文在分析了上述因素对超级电容端电压和电容量的影响情况的基础上, 采用了两阶段式充电方法,首先采用恒流限压充电方式,控制充电电压;恒流充电结束后转入恒压浮充方式,直到超级电容充满。实验证明采用这种方式能够保证超级电容组的有效储能量。超级电容初始充电时其端电压很低,造成输入、输出电压相差悬殊,占空比过小的问题,而随充电时间其端电压又缓慢增加,要求充电电压也随之变化,针对上述问题,设计了级联式 Buck 变换器作为充电器的主电路结构,硬件实验证明了该结构的有效性。根据设计要求,采用等效受控源法对主电路进行建模,分析了对应的传递函数,设计了充电控制器,分析了级联 Buck 变换器的输入和输出阻抗之间的关系, 通过对充电电路进行的仿真,验证了控制器的工作特性以及级联系统的稳定性。在对超级电容组进行充电时,需要对充电电路和储能单元进行有效地管理, 根据所采用的超级电容模块自身的特点,设计了具有数据采集及处理、数据通信和安全管理等功能的管理模块,实现了对整个充电系统的智能监测、故障处理以及与主控制器间的通信。关键词:超级电容混合动力系统;级联式 Buck 变换器;恒流充电;智能监测哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 II Abstract Hybrid electric vehicle (HEV) is the most promising new ener gy vehicle. City bus is more suitable for the use of hybr id technology as a result of its own characteristics. Supe r capacitor is a new kind of p hysical energy storage device, which is suitable to be the energy st orage unit of the HEV for its prominent characteristics of fast char ge, high specific power and lo ng cycle life. The charging subsystem is an important part , and its stabiliza tion and reliability is the premi