迫于能源枯竭与生态环境的需求及智能网联化交通快速发展,电动汽车三电技术引起学术界和各国关注。当下迎来一场关于人类交通生态文明的思考,各国致力改善里程焦虑,优化控制策略。本文通过设计优化电池组联接模式,对电动汽车电源系统电压变化与转速和车速控制、设计结构的可靠性和稳定性等进行分析和仿真实验,为实现电源供电系统与电机的最优能量传递转换,电动汽车运行效率和安全性得以提升,本文基于电源系统展开以下分析。(1)为满足电动汽车高速高压、低速低压需求,设计电源变电压电路系统实现变压下的电机转速变换。依据规格最大化相似理论,设计三元单体电池串并联组成六组电池组单元模块,通过继电器式综合转换开关实现6块电池组单元模块串、并联转换,分别组成307V80Ah高电压电池组模块、153V160Ah中电压电池组模块、51V480Ah电池组驻车模块等电池组模块。电机在不同电压下工作在相应电机额定转速附近,提升电机驱动效率,从而使电动汽车变得更加经济高效安全。在低速恒转矩状态下,依据电流不变的特性,提出低电压工作模式比高电压工作模式的电池容量数值大,进而可降低电池放电倍率(倍率C=电流/容量)即C率,小倍率充放电模式有利于延长电源系统里程寿命。(2)设计继电器式综合转换变电压开关电路、完成MATLAB/Simscape电路仿真验证。开关旨于实现电池组最优一致性,电池组单元模块采用互锁式、智能化、适时并联导通与断开模式连接,高电压电池组模块放电至电压平衡时并联所需电池组单元,各电池组单元在开关控制下只能放电、不能被充电。继电器式转换开关执行BMS发送的控制指令,防止高能量向低能量充电,且对于高电压能量电池组单元模块保证先行接通,高电压放电至电压平衡时并联所需电池组单元,保证一致性的最大化及电池均衡性,在一定程度也是被动均衡的有效消耗的延伸。在MATLAB/Simscape完成开关电路的正确性验证,并完成二阶RC电池模型基础上的并联一致性仿真。(3)继电器防振灭弧设计。基于无导通电压和性价比等优势,选取继电器式开关,由于继电器式转换开关击穿电压高达千伏,车辆不可避免的振动工况必然会引起继电器的振动燃弧问题,文章分析磁吹驱弧、RC并联电路灭弧、优化触头材料三种熄弧优化方式特性,对比选取基于RC保护电路防护对策以及设计防振结构以抑制继电器关断时尖峰击穿电压超高及振动失效断开稳固性等弊端,在MATLAB建立RC电路的零输入响应、零状态响应和全响应仿真,分析电路的稳态状态以满足灭弧条件。(4)转换开关下的再生制动与电磁ABS。车辆减速时,转换开关调整到高转速低挡位模式下,电机发电为电池充电,实现再生制动功能并具有电磁ABS功能。车辆减速时,转换开关通过采样转速信号,通过中央处理系统产生控制信息,控制驱动模块使转换开关转换到相应的档位位置即低档位高转速运行模式,电机绕组的感生电动势高于电池电压,电机发电为电池充电,实现再生制动功能,增加续航里程;制动转矩作用于车轮而减速,车轮不抱死,实现能量回收并具有电磁ABS功能。分时段计算电动汽车时速在110km/h、80km/h和50km/h的再生制动能量回收效率,通过电磁制动力与总制动力占比得出再生制动能量回收率约在23%左右。(5)EC3-C10HB-C03整车改装试验及结果分析。整车动力性评定参数最高车速可达112.3km/h,0-50km/h加速时间为4.91s和经济性评定参数计算得百公里能耗为11.3kwh/100km,续驶里程为246km,结果满足设计指标要求。