電動城市客車運行能效關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

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

2、動城市客車有限能源的開源節(jié)流，旨在提高電動城市客車能量利用率和一次充電續(xù)駛里程，主要研究內(nèi)容如下:
　　實車測量計算得出驅(qū)動系統(tǒng)能耗比例為70.8％，通過驅(qū)動系統(tǒng)能耗實驗，確定采用驅(qū)動電機效率優(yōu)化和再生制動能量回饋兩種途徑來提高電動城市客車的能量利用效率。在系統(tǒng)分析電動城市客車從電網(wǎng)到車輪的能量傳遞效率基礎(chǔ)上，進(jìn)行電動城市客車電池組能效分析、驅(qū)動系統(tǒng)效率和再生制動能量回饋效率研究，通過動力總成實驗臺架，對實車運行工況進(jìn)行驅(qū)動電機效

3、率測試，為驅(qū)動系統(tǒng)電機效率優(yōu)化控制提供依據(jù)。
　　為了有效管理車載能源，進(jìn)行了電池管理系統(tǒng)設(shè)計，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計、電控系統(tǒng)設(shè)計和軟件系統(tǒng)設(shè)計。準(zhǔn)確估算電池SOC，可以提高動力電池的能量利用效率、延長電池使用壽命，是電池能量管理和制動力分配的關(guān)鍵所在。在電池性能測試基礎(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。仿真實驗結(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，中國典型城市公交循環(huán)工況電池組SOC估算精度為0.7％，實車電池組的SOC估算精度為3.5％，說明該方法能夠滿足實際需求。
　　為了提高電動城市客車驅(qū)動系統(tǒng)運行效率，在異步電機矢量控制基礎(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。針對損耗模型法在電機參數(shù)變化時效率優(yōu)化控制精度下降的問題，提出一種混合法電機效率優(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、機參數(shù)對效率優(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)行了仿真實驗，給定轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩1003r/min/200N.m情況下，效率優(yōu)化以前電機效率為62.95％，基于損耗模型優(yōu)化和混合法優(yōu)化電機效率分別為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)化以前電機效率為75.86％，基于損耗模型優(yōu)化和混合法優(yōu)化電機效率分別為80.44％和81.56

6、％。為了驗證效率優(yōu)化控制策略的實用性，進(jìn)行了實車運行工況仿真實驗，優(yōu)化以前電機平均效率為59.93％，基于損耗模型優(yōu)化和混合法優(yōu)化電機平均效率分別為82.45％和84.92％。仿真實驗結(jié)果表明，混合法效率優(yōu)化控制的魯棒性、實用性和準(zhǔn)確性要優(yōu)于基于損耗模型的效率優(yōu)化控制。
　　為了回收電動城市客車頻繁制動的再生制動能量，進(jìn)行了制動力分配控制研究。考慮到制動力分配受到車速、制動強度和電池SOC等多因素影響，很難建立準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，提出

7、了模糊控制制動力分配策略并利用Simlink搭建了制動力分配仿真模型。利用Cruise軟件搭建了電動城市客車模型與MATLAB進(jìn)行聯(lián)合仿真。中國典型城市公交循環(huán)工況，一個循環(huán)行駛5.8km，模糊控制制動力分配策略電池組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FTP工況（最高車速改為70km/h）一個循環(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