电-电双能源电动汽车驱动系统动态测试平台研究

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随着人们对于出行舒适感要求提高,以致传统燃油汽车需求量也日益增大。化石燃料的大量使用对环境和资源产生很多不利影响。发展新能源汽车仍是我国迈向汽车强国的必由之路,也是面对气候变化、推动绿色发展重要举措。但应用在电动汽车上的动力电池存在一些桎梏问题,比如:续航里程短、比功率低和寿命短等。超级电容的出现,可与动力电池优势互补。因此研发出一种既能验证电动汽车复合储能系统能量分配,又能模拟电动汽车驱动系统测试的测试平台十分重要。本文分析了一些现有电动汽车测试平台存在的问题,并对电动汽车驱动系统结构和双电源储能结构的选定进行了分析。综合分析四种常用的动力电池特性,选用磷酸铁锂电池,并对电池充放电倍率性能和效率特性进行分析,选用PNGV模型对磷酸铁锂电池建模分析。详细分析了超级电容充放电倍率性能和效率特性,选用一阶RC电路模型对超级电容建模分析。根据电动汽车动力性和经济性指标对动力电池、超级电容和驱动电机进行了参数匹配。为更好分配双电源系统的能量,本文设计了一种逻辑门限控制策略。根据需求功率和超级电容特性设定了逻辑门限值,也制定了模糊控制策略,并在CRUISE中选用全球轻型车量测试循环(World Light-duty Test Cycle,WLTC)对单电池供电和双电源系统的整车模型进行仿真,证明两种策略制定的合理性,且模糊控制策略比基于滤波函数的逻辑门限控制策略更节省能量。根据平台测试功能需求,制定了测试平台构成的总体方案,分别对测功机和驱动电机的四象限运行原理进行深入分析,确定了两者的选型方案;参数测量需要的传感器、数据采集卡、信号调理电路和平台通讯模块也分别进行了选型。搭建了电-电双能源电动汽车驱动系统的测试平台,上位机采用Lab VIEW软件设计,可实现用户登录,参数设定、实时测量显示控制和数据回放等功能。对动力电池和双电源系统分别作为动力源进行了爬坡、加速、制动回馈和连续工况实验,测试结果分析证明了测试平台搭建的合理性以及电-电双能源系统的有效性。
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