考虑电池寿命的增程式电动汽车参数匹配与能量管理研究

发布时间：2020-11-08 09:17

　　 增程式电动汽车作为由传统汽车向纯电动汽车过渡的最佳形式,被认为是现阶段最具发展前景的新能源汽车类型之一。增程式电动汽车在纯电动汽车基础上加装一个小型的APU系统作为增程器,可以有效地延长纯电动汽车的续驶里程,解决在纯电动汽车上存在的“里程焦虑”问题。在增程式电动汽车中,动力系统的参数匹配和能量管理策略的制定是整车开发过程中的重要一环,而动力电池和APU之间的参数匹配关系、整车能量管理策略等对整车的油耗、电耗、电池老化都有重要的影响。本文即以此为核心展开分析,并以一增程式电动校车为原型,分析其动力系统参数和能量管理策略对整车电耗、油耗、电池老化的影响。分析结果反过来又可以为动力系统的参数匹配和能量管理策略的制定提供参考,这正是本文的研究重点。基于MATLAB/Simulink和Autolion建立了目标车辆的整车模型,并以此为基础对整车的参数匹配和能量管理策略进行分析。根据用户对纯电动续航的不同需求,将目标车辆的纯电动续驶里程进行不同等级的划分,并进行参数匹配。通过对不同续航里程参数配置的目标车辆仿真分析,结果表明,整车的电耗与续驶里程不是正相关的关系,既整车电耗与车重不是正相关的关系。经研究发现,对电动车辆来说,不仅需要从车重的角度考虑能耗,还应该兼顾由电池内阻引起的能量损失。随后,本文又假定通过轻量化技术对车身进行减重,分析不同车身重量下整车的百公里电耗、电池老化等情况。分析结果表明,车身重量与电池老化存在某种关系,基于仿真数据,拟合得到了车身重量与电池老化的关系。此结果可以为主机厂对车身减重后电池容量的快速设计提供指导。本文又基于数据拟合得到的结果,以20万公里作为目标车辆全生命周期的行驶里程,以纯电动续航里程、电池能量密度、车身重量、电池价格、电费价格为整车全生命周期成本的影响因子,并分析不同影响因子参数变化对整车全生命周期成本的敏感度,使不同参数对全生命周期成本的影响得到量化,可以用来指导主机厂对整车的参数设计和成本匹配。同时,本文也分析了 APU系统参数对电池老化的影响,分析结果能够指导主机厂对APU系统进行设计。最后,对传统的能量管理策略控制效果进行仿真研究和对比分析,得到恒温器型和功率跟随型能量管理策略对整车电耗、油耗、电池老化的影响。并进一步分析了同一控制策略下不同控制参数对整车性能的影响,分析结果能够为主机厂能量管理策略的制定提供设计依据。
【学位单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.72
【部分图文】：

出现的“里程焦虑”问题，被认为是现阶段由传统汽车向纯电动汽车过渡的最佳??技术方案。增程式电动汽车的动力驱动系统主要由电驱动总成（驱动电机和变速??箱）、动力电池以及增程器（ＡＰＵ）等部分组成。如图１．２［７］所示为增程式电动汽??车的构型示意图：????电气连接??＋?Ｂ?＂????ＥＩ￣?■?ＡＴ?——??Ｉ?（〇〇〇〇）－?Ｇ?－１」?Ｉ??＾增程器??ＩＣＥ：发动机；?Ｇ：发电机；ＥＨ：驱动电机；ＡＴ：自动变??速箱：Ｂ：动力电池；?Ｃ：车载充电器??图１．２增程式电动汽车构型示意图??增程式电动汽车相对于纯电动汽车具有以下优点：??（１）

出现的“里程焦虑”问题，被认为是现阶段由传统汽车向纯电动汽车过渡的最佳??技术方案。增程式电动汽车的动力驱动系统主要由电驱动总成（驱动电机和变速??箱）、动力电池以及增程器（ＡＰＵ）等部分组成。如图１．２［７］所示为增程式电动汽??车的构型示意图：????电气连接??＋?Ｂ?＂????ＥＩ￣?■?ＡＴ?——??Ｉ?（〇〇〇〇）－?Ｇ?－１」?Ｉ??＾增程器??ＩＣＥ：发动机；?Ｇ：发电机；ＥＨ：驱动电机；ＡＴ：自动变??速箱：Ｂ：动力电池；?Ｃ：车载充电器??图１．２增程式电动汽车构型示意图??增程式电动汽车相对于纯电动汽车具有以下优点：??（１）

动汽车动力系统参数的匹配设计和能量管理策略对电池寿命的影响提供有效的锂??离子电化学模型。．??Ａｕｔｏｌｉｏｎ－ＳＴ软件具有以下优点：??（１）可以自定义电池的种类和电化学参数，具有先进而广泛的材料数据库，??够快速建立电池的电化学模型。??（２）是一个以物理化学模型为基础的性能预测仿真工具，可以快速精确求解??电池内部的电化学反应过程，实现不同电池材料体系和电池设计参数的快速评估。??（３）通过准确的控制方程描述电池内部的电化学反应过程，具有对电池性能??退的准确预测，可以实时输出电池当前的可用容量，能够指导电池的设计和定??维护。??（４）软件内部对电池的传热具有准确的预测，能够实时输出电池的温度变化。??Ａｕｔｏｌｉｏｎ－ＳＴ软件具有图形化可交互式的操作环境，操作十分便捷。下面简单??绍有关Ａｕｔｏｌｉｏｎ－ＳＴ的使用，启动Ａｕｔｏｌｉｏｎ－ＳＴ后进入如图２．１所示的界面，用??可以选择新建ｃａｓｅ或者打开已有的电池模型进行电池参数的修改。??ＡｍｃＵｏｒＳＴ＂＊－?－??
【参考文献】

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本文编号：2874582