新能源汽車

用于電動(dòng)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(dòng)系效率要求的逐漸嚴(yán)格，在未來將會(huì)大量增加電動(dòng)汽車的產(chǎn)量。在電動(dòng)汽車研究中，應(yīng)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(dòng)汽車聯(lián)合仿真平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上,每個(gè)組件都可以被一個(gè)高分辨率且復(fù)雜的熱動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型代替。自主開發(fā)的模型依靠Matlab（矩陣實(shí)驗(yàn)室）、Dymola（仿真建模），GT-Suite（發(fā)動(dòng)機(jī)模擬分析軟件）等進(jìn)行聯(lián)合仿真。2個(gè)子系統(tǒng)包括車輛縱向動(dòng)力學(xué)模型（閉環(huán)）和熱模型動(dòng)力傳動(dòng)系組件。整個(gè)仿真平臺(tái)外圍由驅(qū)動(dòng)系、傳動(dòng)系（包括電機(jī)、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(jī)為電機(jī)模型。電機(jī)模型中又建立熱模型、損失計(jì)算模型、扭矩計(jì)算模型等；③逆變器建模（電力電子模型），包括損失計(jì)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(yàn)以一輛緊湊型轎車為例。

模型創(chuàng)建完成之后要進(jìn)行驗(yàn)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(yàn)證了模型之后便可以用于分析各種熱管理技術(shù)。

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(chǔ)能量可以恢復(fù)，35%用于機(jī)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(jìn)一步開發(fā)和整合熱管理技術(shù)將會(huì)為電動(dòng)汽車的發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。

刊名：International Journal of Vihicle Design（英）

刊期：2015年第4期

作者：R Mustafa

編譯：李璐