新能源汽車

用于電動汽車能源管理的創(chuàng)新程序建模

隨著全球范圍內(nèi)對降低排放和提高傳動系效率要求的逐漸嚴格，在未來將會大量增加電動汽車的產(chǎn)量。在電動汽車研究中，應用建模、模擬和優(yōu)化組件的方法可以改善諸如效率、駕駛性能和車輛安全性等重要參數(shù)。

提出了一種電動汽車聯(lián)合仿真平臺。在這個平臺上,每個組件都可以被一個高分辨率且復雜的熱動態(tài)數(shù)學模型代替。自主開發(fā)的模型依靠Matlab（矩陣實驗室）、Dymola（仿真建模），GT-Suite（發(fā)動機模擬分析軟件）等進行聯(lián)合仿真。2個子系統(tǒng)包括車輛縱向動力學模型（閉環(huán)）和熱模型動力傳動系組件。整個仿真平臺外圍由驅(qū)動系、傳動系（包括電機、齒輪箱、電池系統(tǒng)、車輪、車輛底盤模型和逆變器）和車輛底盤組成。

建立的模型主要包括以下幾種：①用比例積分（PI）控制器模擬駕駛員；②高效率和高功率密度的永磁同步電機為電機模型。電機模型中又建立熱模型、損失計算模型、扭矩計算模型等；③逆變器建模（電力電子模型），包括損失計算模型、熱模型等；④變速器和差速器模型；⑤冷卻回路和舒適系統(tǒng)模型，包括加熱控制模型等；⑥電池模型。駕駛循環(huán)為NEDC（新型歐洲駕駛循環(huán)）循環(huán)，試驗以一輛緊湊型轎車為例。

模型創(chuàng)建完成之后要進行驗證，駕駛循環(huán)和環(huán)境條件作為仿真模型的輸入數(shù)據(jù)。在環(huán)境溫度為35°C，駕駛循環(huán)為NEDC循環(huán)條件下，模擬冷卻液和燃油的溫度與測量不精確匹配，但模擬的轉(zhuǎn)速、流量和力矩的值與測量結(jié)果相匹配。在汽車上驗證了模型之后便可以用于分析各種熱管理技術。

仿真結(jié)果表明,根據(jù)駕駛和環(huán)境條件,占總能量5%～20%的最初存儲能量可以恢復，35%用于機械能克服行駛阻力,不到25%消散到冷卻系統(tǒng)。未來,在汽車環(huán)境中進一步開發(fā)和整合熱管理技術將會為電動汽車的發(fā)展做出更大貢獻。

刊名：International Journal of Vihicle Design（英）

刊期：2015年第4期

作者：R Mustafa

編譯：李璐