太阳能电动车超级电容充放电系统的研究与开发

自20世纪以来,汽车行业蓬勃发展,汽车也走进了千家万户。然而,随着汽车保有量的急剧攀升以及石油资源的不断开采,能源危机成为了人类思考的新问题,太阳能、超级电容都开始应用于电动汽车领域。本文就是基于蓄电池、超级电容、光伏电池三种能源的组合,对太阳能电动车进行了相关知识的研究与开发。 首先,论文对国内外现有的三种能源在电动汽车上的应用进行了概述和比较。针对将超级电容的高比功率与蓄电池的高比能量相结合,缩短蓄电池大电流放电时间,改善电动汽车起动/加速性能,提出了太阳能电动车的总体结构设计。以BOOST电路为光伏电池最大功率跟踪器的主电路和以电流双象限DC/DC作为超级电容能量双向流动的主电路。设计了复合能源的流动控制系统以及整体的控制软件设计。 其次,对以BOOST电路为主电路的光伏电池最大功率跟踪器（mppt）进行了硬件电路参数设计以及各种辅助电路的设计包括电源电路、IGBT驱动电路和缓冲电路、电流电压采样电路和信号处理电路,提出一种新的mppt控制策略——分段自适应爬山法。接着介绍了超级电容的相关特性,根据实验用的超级电容对电流双象限DC/DC变换器进行了硬件电路的参数设计,并提出了基于电流约束控制策略设计了该系统总体控制策略。 最后,论文进行了各种电路的仿真与测试,得出所设计的电路和总体结构是合理的。并且进行了三组系统综合实验研究,通过对光伏电池最大功率跟踪实验得出加入分段自适应爬山法可以提高4%18%的太阳能功率输出;通过利用双向DC/DC给超级电容充放电可以提高太阳能对超级电容的充电效率,同时也提高它自身的放电能力;对复合能源系统的整车实验表明:超级电容与蓄电池共同给电机供电利用超级电容的高比功率能瞬时大电流放电,能减小蓄电池的瞬时放电峰值,对于提高蓄电池的寿命和电动车的起步/加速爬坡性能有很好的作用。