双电池增程式物流车能量管理策略优化

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当前的汽车行业中,电动汽车已经渐渐成为研究的主要方向,然而目前市场上的动力电池,因为其充放电特性,能量密度,快充等技术条件的限制,一直在制约电动汽车的发展。在电动汽车的解决方案中,增程车的发动机工作特性好,排放性能优越,续航里程场长,使用成本低,是电动汽车的中间方案中一个比较好的选择。其中比较重要的部件是增程器(Auxiliary Power Unit,APU),动力电池以及驱动电机。而其中的动力电池的性能对整车的续航有着决定性的影响。因此本文基于这个背景,在某款增程式物流车上加以改良,提出一种双电池的动力构型。本文在开始的时候查阅了大量的资料,了解了国内外的增程车的上市情况,了解了增程式电动车的发展现状;然后通过阅读文献,学习了国内外学者是如何制定控制策略;研究了动力电池的研究现状,最终将研究的重点放在减少电池放电电流,较少电池大电流充放电上。提出了双电池的构型,在能量工况放电的为能量型电池,在功率工况放电的是功率型电池。针对双电池的动力构型,结合整车的技术要求,对动力电池、发电机、发动机以及动力电池进行参数匹配和选型,随后利用CRUISE建立双电池的车辆模型,输入各部件的参数,然后连接整车的信号总线;利用CRUISE的interface模块设置联合仿真需要的参数,完成整车模型的搭建。探究了增程式电动车的几种控制策略,分析其优劣,最终制定了基于规则的控制策略。首先采集车辆的踏板信号,判断车辆处于行驶中的行进还是制动,然后根据整车的需求功率和制动的功率判断双电池的开关,最后根据能量型电池的SOC来确定发动机的控制策略以及电池的运行模式。使用CWTVC工况验证控制策略的有效性,然后在同等的车辆参数和同样的仿真工况下,对比单电池和双电池,仿真结果表明,相比于单电池,双电池的放电功率和放电电流均小于单电池,可以减小大功率放电对电池寿命的影响以及大电流放电对放电深度的影响使用全负荷加速工况,得到了0-50km/h加速时间和0-100km加速时间;使用爬坡度工况,得到了最大爬坡度;生成了NEDC工况计算油耗和电耗;经过仿真,1-50km/h加速时间和纯电动续航里程不符合设计要求,于是使用Isight集成CRUISE,建立了加速时间和纯电动续航里程的目标函数,使用NSGA-Ⅱ算法对目标函数进行优化,优化结果良好。
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