基于matlab/simulink的純電動裝載機(jī)的動力系統(tǒng)的仿真研究

(長安大學(xué) 陜西 西安 710000)

一、裝載機(jī)的工況分析

純電動裝載機(jī)最常見的作業(yè)方式有I型，L型，T型和V型，其中以V型的作業(yè)方式是最常見且效率比較高的作業(yè)方式。

V型作業(yè)方式

經(jīng)過分析，ZL50純電動裝載機(jī)的功率需求如圖所示：

二、純電動裝載機(jī)控制策略研究

本文設(shè)置純電動裝載機(jī)的功率正常工作需求時(shí)的控制策略，功率需值為preq,Pc/Pb是超級電容/蓄電池提供的功率，pav為平均功率，SOCc/SOCc min/SOCc max是超級電容荷電狀態(tài)與最大/小值。

純電動裝載機(jī)動力系統(tǒng)為電機(jī)供電時(shí)的控制策略：

當(dāng)電機(jī)的功率需求Preq為正且小于輸出平均功率Pav+時(shí)，此時(shí)蓄電池單獨(dú)供電。即：Pb=Preq，Pc=0；

當(dāng)電機(jī)的需求功率Preq大于輸出平均功率Pav時(shí)，要根據(jù)超級電容的荷電狀態(tài)SOCc的狀態(tài)進(jìn)行分析，假如超級電容的荷電狀態(tài)SOCc大于其最小值SOCc min時(shí)，此蓄電池和超級電容配合放電為電機(jī)供電。即：若Preq >0，Preq > Pav，SOCc>SOCc min，則Pb=Pav+，Pc=Preq-Pb；

當(dāng)電機(jī)的需求功率Preq大于輸出平均功率Pav時(shí)，要根據(jù)超級電容的荷電狀態(tài)SOCc的狀態(tài)進(jìn)行分析，假如超級電容的荷電狀態(tài)SOCc小于其最小值SOCc min時(shí)。即：若Preq >0，Preq > Pav，SOCc

三、仿真結(jié)果分析

若純電動裝載機(jī)的動力系統(tǒng)只是單一的蓄電池，那么電機(jī)所需的功率都將由電池來提供，如圖可知，其存在很多的峰值功率，對蓄電池是一種傷害，會造成蓄電池壽命降低。

若純電動裝載機(jī)的動力系統(tǒng)采用復(fù)合電源，在電機(jī)需求功率是，超級電容和蓄電池通過上文中制定的控制策略進(jìn)行相應(yīng)的能量分配，如圖所示，上圖為電機(jī)需求的功率通過控制策略分配后，需要復(fù)合電源各部分輸出的功率，由于本文設(shè)定的功率閥值為35kw，所以電池的功率輸出均在35kw，不高于35kw的功率都由蓄電池來提供；需要超級電容輸出的功率，在功率需求超過35kw時(shí)，超級電容提供超出35kw的功率。此時(shí)電池的輸出將不會存在峰值，這樣對于電池也是一種保護(hù)。

四、對比分析

本文過對純電動裝載機(jī)的具體工況進(jìn)行分析，然后對其作業(yè)的方式進(jìn)行比較，采用最合適的工作方式；結(jié)合實(shí)際情況，對純電動的裝載機(jī)的作業(yè)具體功率需求進(jìn)行分析，然后再M(fèi)atlab軟件中制定一整個循環(huán)工況。之后對單一動力源和復(fù)合動力源進(jìn)行建模，通過對兩種模型的仿真分析，得出對于純動力裝載機(jī)來說，復(fù)合動力系統(tǒng)相對于單一蓄電池具有很多的優(yōu)點(diǎn)，是一個很好的發(fā)展趨勢。