【技术实现步骤摘要】
混联式混合动力电动汽车的仿真方法
本专利技术涉及一种混联式混合动力电动汽车系统的仿真方法,属于能源
技术介绍
现代水力发电、核能发电、风力发电和太阳能的利用,为人们提供了巨大的能源。各种高能蓄电池和高效率电机不断地出现,使人们把目光转向了电动汽车,电动车辆可以摆脱对石油燃料的依赖和实现“零污染”或“超低污染”的排放,为电动汽车的“东山再起”创造了有利条件。因此,各国和各大汽车公司都重视了电动汽车的研究、开发和试制;混联式混合动力电动汽车的主要特征是同时具有串联式和并联式两种驱动方式。混联式混合动力电动汽车是在综合了串联式混合动力电动汽车和并联式混合动力电动汽车的结构特点而组成的,既可以在串联混合模式下工作,也可以在并联混合模式下工作。它与串联式相比,主要增加了机械动力传递路线,而与并联式相比它增加了电力驱动传输路线。即同时兼顾了串联式和并联式的优点,结构上保证了在各种复杂工况下可灵活采取串联方式或并联方式,以实现热效率最高、污染量排放最低的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种混联式混合动力电动汽车系统的仿真方法,用以实现混联式混合动力电动汽车的运行,使电动车辆可以摆脱对石油燃料的依赖,实现“零污染”或“超低污染”的排放,为电动汽车的“东山再起”创造有利条件;使混联式混合动力电动汽车可以实现能量的最优利用,从而实现低油耗、低排放和节能的目标。为实现专利技术目的,本专利技术采用的技术方案是:根据混联式混合动力电动汽车系统的工作原理,建立系统的仿真模型,运用混联式驱动系统和能量管理系统的控制策略,对系统进行仿真,得到电动汽车行驶速度图、发动机输 ...
【技术保护点】
一种混联式混合动力电动汽车系统的仿真方法,其特征是:根据混联式混合动力电动汽车系统工作原理,先确定系统组成,再载建立系统的仿真模型,然后运用混联式驱动系统和能量管理系统的控制策略,对系统进行仿真,得到电动汽车行驶速度图、发动机输出功率图、发电机转速图、电池荷电状态图和电动机转速图;为了进行系统性能分析和优化设计,建立由发动机、发电机、电动机、储能装置(蓄电池)、动力分配装置、制动能量回收系统、能量管理系统组成的仿真模型,并在MATLAB/SIMULINK平台上对此模型进行仿真,其仿真方法包括如下步骤:1.确定系统组成:2.建立系统模型,3.进行系统仿真。
【技术特征摘要】
1.一种混联式混合动力电动汽车系统的仿真方法,其特征是:根据混联式混合动力电动汽车系统工作原理,先确定系统组成,再载建立系统的仿真模型,然后运用混联式驱动系统和能量管理系统的控制策略,对系统进行仿真,得到电动汽车行驶速度图、发动机输出功率图、发电机转速图、电池荷电状态图和电动机转速图;为了进行系统性能分析和优化设计,建立由发动机、发电机、电动机、蓄电池、动力分配装置、制动能量回收系统、能量管理系统组成的仿真模型,并在MATLAB/SIMULINK平台上对此模型进行仿真,其仿真方法包括如下步骤:1.确定系统组成,2.建立系统模型,3.进行系统仿真;所述建立系统模型是根据系统工作原理,建立混联式混合动力电动汽车系统各个组成部分的模型,主要是建立发动机模型、发电机模型、电动机模型、蓄电池模型、动力分配装置模型、制动能量回收系统模型和能量管理系统模型:其中:A.发动机模型:考虑发动机单独驱动的情况,汽车行驶时的功率平衡方程式为:Pe=(1/ηT)×(Gƒuɑ/3600+Giuɑ/3600+CDAuɑ3/76140+δmuɑ/3600×du/dt)(1)式(1)中,Pe为发动机输出功率;ηT为传动系效率;G为汽车重量;ƒ为滚动阻力系数;i为汽车行驶路面的坡度;uɑ为汽车行驶速度;CD为空气阻力系数,A为迎风面积;δ为旋转质量换算系数;m为汽车质量;B.发电机和电动机模型:发电机和电动机均为永磁同步电机,两个模块内部模型相同,只是在能量管理系统的控制下其运行方式不同;永磁同步电机转子是永久磁铁,磁通有正弦波和梯形波两种模式,本文采用正弦波控制永磁同步电机;正弦波控制永磁同步电机模型假定定子磁通是正弦分布的,因此产生的感应电动势也是正弦的,因为一般永磁同步电机气隙比较大,因此模型没有考虑定子磁路的饱和和铁损;永磁同步电机模型是建立在二相旋转坐标系(dq坐标系)上的,所有参数也折算到旋转坐标系上;电机方程如下:did/dt=1/Ld×ud-R/Ld×id+Lq/Ld×pωriq(2)diq/dt=1/Lq×uq-R/Lq×iq-Ld/Lq×pωrid-λpωr/Lq(3)Te=1.5p[λiq+(Ld-Lq)×idiq](4)式(2)、(3)和(4)中,Lq、Ld为q、d轴电感;R为定子绕组电阻;iq、id为q、d轴电流分量;uq、ud为q、d轴电压分量;ωr为转子角速度;p为极对数;Te为电磁转矩;λ为永磁转子对定子的磁通系数;永磁同步电机的机械方程:dωr/dt=1/J×(Te-Fωr-Tm)(5)dθ/dt=ωr(6)式(5)和(6)中,J为转子和负载的转动惯量;F为转子和负载的摩擦系数;θ为转子位置角;Tm为轴上机械转矩;C.蓄电池模型:本系统的蓄电池采用KiBaM模型,该模型可以实时反映蓄电池容量与充、放电电流的关系;设在仿真步长Δt内,系统额定电压为U,负载需求功率为Pd,系统剩余功率为Pe,则有:充电电流:Ic=Pe/U,最大充电电流Icmax:Icmax=[-kcqmax+kq10exp(-kΔt)+q0kc(1-exp(-kΔt))]/[1-exp(-kΔt)+c(kΔt-1+exp(-kΔt))](7)放电电流:Id=Pd/U,最大放电电流Idmax:Idmax=[kq10exp(-kΔt)+q0kc(1-exp(-kΔt))]/[1-exp(-kΔt)+c(kΔt-1+exp(-kΔt))](8)式(7)和(8)中,c表示可用电荷容量与总容量的比值;q10表示在时间步长Δt起始时刻可用电荷容量;q0表示在时间步长Δt起始时刻总电荷容量;k表示比率常数;qmax表示最大容量;D.动力分配装置模型:在混联式混合动力传动结构中,用于实现能量分流和综合的动力分配装置是一个行星齿轮机构,...
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