双能量源纯电动汽车能量管理系统建模研究

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1、邢峰：双能量源纯电动汽车能量管理系统建模研究汽车正常行驶时，蓄电池及超级电容输出电很大，需要瞬时大电流输出。超级电容能够很好能，经DC／DC变换器和逆变器输入电机，电机将满足这一要求，车辆驱动所需能量主要由超级电电能转化为动能经变速器驱动车轮和汽车行驶。容提供，蓄电池不工作，驱动模式如图2所示。汽车减速或下坡行驶时，电动机将动能转化为电能，进行再生制动工作，向蓄电池和超级电容充电，储存能量。2工作模式分析蓄电池一超级电容双能量源纯电动汽车工作图2超级电容单独驱动模式时，能量管理系统根据运行模式分配蓄电池和超级电容之间的功

2、率。蓄电池储存较多的能量，适2．3电池一超级电容共同驱动模式于稳定输出的工作状态；超级电流储存能量较车辆加速行驶或爬坡过程中，往往需要长时少，可以实现大电流、大功率输出，适于汽车需间大功率输出。若由超级电容单独驱动，储存的要大功率输出的瞬时状态。汽车匀速、稳定行驶能量不能满足需求；若由蓄电池单独驱动，又难时，需要稳定的一般电流运行，一般只需蓄电池以满足大功率输出要求，汽车会出现动力性不单独提供能量；汽车起步或短时加速时，需要高足。此时，蓄电池和超级电容配合工作来共同驱功率、大电流运行，主要由超级电容提供能量，动车辆，工作

3、模式如图3所示。大电流放电启动汽车；汽车急加速行驶时，电机需要高功率输出，蓄电池和超级电容同时输出电能满足电机工作需要；汽车制动减速或下坡行驶时，电机产生再生电流，经DC／DC功率变换器给超级电容和蓄电池充电，回收储存能量。能量管图3蓄电池一超级电容共同驱动模式理系统根据超级电容和蓄电池的SOC状态来分配充电能量，优先向超级电容充电，多余部分能量2．4再生制动模式给蓄电池充电。能量控制策略应能够准确调节蓄车辆减速或下坡行驶时，电动机处于再生制电池和超级电容输出、输入电流的比例，限制电动工作状态，产生再生电流，经DC／DC

4、功率变换流峰值，延长使用寿命。根据以上分析，蓄电池一器给超级电容和蓄电池充电。此时，能量管理系超级电容双能量源纯电动汽车驱动系统主要有以统根据超级电容和蓄电池的SOC状态来分配充电下四种工作模式”。能量，工作模式如图4所示。2．1蓄电池单独驱动模式车辆匀速、稳定行驶或缓慢加速过程中，所需驱动功率较小，只需蓄电池单独提供驱动能量。此时，超级电容不工作，为蓄电池单独提供能量的驱动模式，如图l所示。图4再生制动模式3能量管理系统建模蓄电池一超级电容双能量源管理系统可以有效解决车辆行驶过程中，各种运行工况的能量需求，是纯电动汽车

5、能量系统的重要发展方向。实图1蓄电池单独驱动模式现能量管理优化控制，需要建立蓄电池一超级电容2．2超级电容单独驱动模式能量管理系统数学模型，正确分析车辆行驶中的车辆起步或短时加速过程中，瞬时功率需求阻力功率、能量存储系统的功率及运行约束条件。研究与开发3．1功率分析如果SOC太高，就不容易尽可能多的回收再生能车辆行驶中需克服的阻力功率主要有：滚动量，造成这部分能量的白白浪费；另一方面如果阻力消耗的功率、空气阻力消耗的功率、加速阻SOC持续长时间太低，会大大降低电池的使用寿力消耗的功率和坡度阻力消耗的功率衅1。命，并可能影

6、响车辆的加速性能。即：滚动阻力消耗的功率为：SOCBmin)≤0G日≤DCBmaxPr-—~fcosoLV(1)SOCsc。)<~SOCsc(f)<_SOCc(3600⋯实际运行中，蓄电池和超级电容的SOC安全式(1)中，为滚动阻力消耗的功率；G为范围一般设置为0-3—0．9。车辆总重量；f为滚动阻力系数；仅为道路坡度3．2．2功率约束角；V为车速。为保证车辆的有效运行，能量存储系统提供空气阻力消耗的功率为：的功率应等于行驶时车辆的需求功率：CoAV3Pw：～——(2)PE=P，t∈(0，(8)76140、一设t时刻蓄电

7、池、超级电容的功率分配因数分式(2)中，为空气阻力消耗的功率；C。为别为Ks(t)和则两者之间的关系为：空气阻力系数；A为迎风面积。KB+Ksc(f)=1(9)加速阻力消耗的功率为：t时刻，蓄电池和超级电容分配的功率分别P：盟—3600gdt(3))为：式(3)中，为加速阻力消耗的功率；6为P(c)=(c)’K()质量换算系数。P。④=P。。坡度阻力消耗的功率为：3．2-3能量消耗率要求PJJ：一3600(4叶)，能量管理要求在满足存储系统正常工作和车辆功率需求条件下，车辆的能量消耗最小，加速式(4)中，P为坡度阻力消耗

8、的功率。时间最短。能量消耗率可按下式计算：设能量存储系统输出功率至驱动轮的传输效率为叩，则汽车运行需求的系统输出功率为：肌：=—：—————(1JIl)，LP=吉(+P』)=式(11)中：／x为汽车能量消耗率；Ej为汽车1，Gf~osaV．cDA．6GVdV．GsinaV、行驶消耗的能量；L为汽车行驶距离。竹3600