電動(dòng)城市客車(chē)運(yùn)行能效關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)駛里程不足是制約電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的主要瓶頸，因此在有限車(chē)載能源情況下，提高電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行能效具重要有意義。尤其是電動(dòng)城市客車(chē)運(yùn)行在低速、制動(dòng)頻繁的城市工況，能量利用率提升空間更為可觀。
　　電動(dòng)城市客車(chē)運(yùn)行能效關(guān)鍵技術(shù)主要涉及:電池SOC的準(zhǔn)確估算、驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率優(yōu)化控制和再生制動(dòng)能量回收三方面內(nèi)容。本文以JXK6121BEV型號(hào)電動(dòng)城市客車(chē)為研究對(duì)象，在現(xiàn)有電池、電機(jī)技術(shù)水平基礎(chǔ)上，圍繞上述三方面內(nèi)容展開(kāi)研究，從而實(shí)現(xiàn)電

2、動(dòng)城市客車(chē)有限能源的開(kāi)源節(jié)流，旨在提高電動(dòng)城市客車(chē)能量利用率和一次充電續(xù)駛里程，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　實(shí)車(chē)測(cè)量計(jì)算得出驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能耗比例為70.8％，通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能耗實(shí)驗(yàn)，確定采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率優(yōu)化和再生制動(dòng)能量回饋兩種途徑來(lái)提高電動(dòng)城市客車(chē)的能量利用效率。在系統(tǒng)分析電動(dòng)城市客車(chē)從電網(wǎng)到車(chē)輪的能量傳遞效率基礎(chǔ)上，進(jìn)行電動(dòng)城市客車(chē)電池組能效分析、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率和再生制動(dòng)能量回饋效率研究，通過(guò)動(dòng)力總成實(shí)驗(yàn)臺(tái)架，對(duì)實(shí)車(chē)運(yùn)行工況進(jìn)行驅(qū)動(dòng)電機(jī)效

3、率測(cè)試，為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)效率優(yōu)化控制提供依據(jù)。
　　為了有效管理車(chē)載能源，進(jìn)行了電池管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。準(zhǔn)確估算電池SOC，可以提高動(dòng)力電池的能量利用效率、延長(zhǎng)電池使用壽命，是電池能量管理和制動(dòng)力分配的關(guān)鍵所在。在電池性能測(cè)試基礎(chǔ)上，提出采用PSO-BP方法，利用電池電壓、充放電倍率和溫度作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入特征參數(shù)，估算電池SOC。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法能夠?qū)崿F(xiàn)單體電池SOC10％-90％范圍內(nèi)的

4、準(zhǔn)確估算，中國(guó)典型城市公交循環(huán)工況電池組SOC估算精度為0.7％，實(shí)車(chē)電池組的SOC估算精度為3.5％，說(shuō)明該方法能夠滿(mǎn)足實(shí)際需求。
　　為了提高電動(dòng)城市客車(chē)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行效率，在異步電機(jī)矢量控制基礎(chǔ)上，建立基于損耗模型的效率優(yōu)化控制系統(tǒng)的仿真模型。針對(duì)損耗模型法在電機(jī)參數(shù)變化時(shí)效率優(yōu)化控制精度下降的問(wèn)題，提出一種混合法電機(jī)效率優(yōu)化控制策略:利用損耗模型確定最優(yōu)磁鏈搜索范圍，縮短搜索時(shí)間，采用廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)搜索最優(yōu)磁鏈，從而消除電

5、機(jī)參數(shù)對(duì)效率優(yōu)化的影響，提高控制精度。在MATLAB/Simulink中搭建了兩種效率優(yōu)化控制的仿真模型并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)，給定轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩1003r/min/200N.m情況下，效率優(yōu)化以前電機(jī)效率為62.95％，基于損耗模型優(yōu)化和混合法優(yōu)化電機(jī)效率分別為84.23％和86.72％。給定轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩1691r/min/619 N.m情況下，效率優(yōu)化以前電機(jī)效率為75.86％，基于損耗模型優(yōu)化和混合法優(yōu)化電機(jī)效率分別為80.44％和81.56

6、％。為了驗(yàn)證效率優(yōu)化控制策略的實(shí)用性，進(jìn)行了實(shí)車(chē)運(yùn)行工況仿真實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化以前電機(jī)平均效率為59.93％，基于損耗模型優(yōu)化和混合法優(yōu)化電機(jī)平均效率分別為82.45％和84.92％。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，混合法效率優(yōu)化控制的魯棒性、實(shí)用性和準(zhǔn)確性要優(yōu)于基于損耗模型的效率優(yōu)化控制。
　　為了回收電動(dòng)城市客車(chē)頻繁制動(dòng)的再生制動(dòng)能量，進(jìn)行了制動(dòng)力分配控制研究?？紤]到制動(dòng)力分配受到車(chē)速、制動(dòng)強(qiáng)度和電池SOC等多因素影響，很難建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，提出

7、了模糊控制制動(dòng)力分配策略并利用Simlink搭建了制動(dòng)力分配仿真模型。利用Cruise軟件搭建了電動(dòng)城市客車(chē)模型與MATLAB進(jìn)行聯(lián)合仿真。中國(guó)典型城市公交循環(huán)工況，一個(gè)循環(huán)行駛5.8km，模糊控制制動(dòng)力分配策略電池組SOC降低0.376％，電池組90％DOD續(xù)駛里程增加10.2km，續(xù)駛里程提高7.8％;美國(guó)FTP工況（最高車(chē)速改為70km/h）一個(gè)循環(huán)行駛16.84km，電池組SOC降低1.487％，電池組90％DOD續(xù)駛里程增加9