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本文以同济大学汽车学院自主研发的“春晖”系列电动车为研究对象,在
燃料电池和蓄电池作为动力源的电—电混合基础上,运用Matlab/Simulink结
合Advisor软件对动力总成系统建模、仿真和计算,研究多能源管理和控制方法。
首先,通过对混合动力系统的分析,划分出相应的功能子系统,并确定动
力源的配置方案;根据研究对象确定各个部件的基本参数,通过实验数据分析
确定部件的工作特性。对于每个子系统模型是根据物理特性得到相应的数学模
型,再结合试验数据建立仿真模型。
然后,本文主要讨论了电动车的控制策略问题。提出了动力源系统的两种
工作模式,实现了多能源系统的管理。通过对锂离子电池的低压保护和放电电
流限制,建立起锂离子电池控制模型;在小型燃料电池堆的两种控制方法比较
中,提出尽可能最大化燃料电池组的输出效率;对驾驶工况的选择不同,分析
了对动力源的功率需求;并且对电机的过载管理,建立了扭矩限制模块。
此外,本文还根据车辆行驶动力学,计算出动力性能的评价指标(最高速
度、最大爬坡度和加速时间);通过对续驶里程的影响因素分析,实现了“等
速法”和“工况法”两种情况下续驶里程的计算。
最后,本文建立了燃料电池电动车的多能源管理系统模型,对其加速性、
最高车速及续驶里程进行了模拟,并参照典型的驾驶循环进行仿真实验,分析
了部件模型的工作特性。利用“春晖二号”的道路实验结果和“春晖三号”的
动力性能和续驶里程测试结果,对仿真结果进行评价,验证模型的正确性。
基于以上理论,采用Visual Basic和Matlab的混合编程,开发出了混合动
力电动车的仿真和计算程序界面。该程序可以对动力总成系统仿真,可以进行
动力性各项评价指标和续驶里程的计算,还可以优化控制策略。
关键词:仿真,动力总成,多能源管理,控制策略