纯电动汽车整车能量建模与仿真分析

【摘要】： 纯电动汽车是由车载动力电池作为能量源的零排放汽车，其动力电池组储存的电能将直接影响着电动汽车的续驶里程。如何合理的使用这些有限的电能量，很大程度上决定了纯电动汽车的使用性能。文章首先从电化学的原理出发，建立了锂离子动力电池的电动势和内阻基于电池荷电状态值SOC的数学模型，并根据实验所得的测试数据，确定了某锂离子电池的容量特性和电压特性。利用Peukert方程的变形式，用线性插值法计算出锂离子电池的Peukert常数β值；利用最小二乘法拟合了该动力电池的容量特性、电动势和内阻特性曲线；在50A的放电电流下，数学模型的计算值与试验结果的最大相对误差为2.59％。然后引用较成熟的三相异步交流电机的数学模型建立了纯电动汽车传动系中电机的能量特性模型。利用该模型可计算出动态条件下电机定子相电流、相电压的变化。文章从传统的汽车理论出发，结合锂离子动力电池和电机的数学模型，分析了纯电动汽车整车的能量消耗途径和大小；基于欧洲ECE循环驱动模式，建立了纯电动汽车的功率消耗与电池的充放电电压、电流以及电机定子电压、电流之间的关系，并在此基础上分析了纯电动汽车的续驶里程和制动能量的回收问题。最后还将数学模型的计算值与实验数据进行对比，验证了数学模型的正确性。 【关键词】：纯电动汽车 锂离子电池 荷电状态值 续驶里程 PWM控制 能量消耗
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 电动汽车及其相关技术6-14
• 1.1 电动汽车概述6-9
• 1.1.1 电动汽车的发展历程6-7
• 1.1.2 世界电动汽车的发展水平7-9
• 1.2 纯电动汽车的特点9-10
• 1.2.1 纯电动汽车的优点9
• 1.2.2 纯电动汽车驱动方案9-10
• 1.3 纯电动汽车相关部件的发展现状10-12
• 1.3.1 动力电池10-11
• 1.3.2 电机及其控制技术11-12
• 1.4 我国发展电动汽车的重要意义12-13
• 1.5 研究的内容、目的和方法13-14
• 第二章 纯电动汽车驱动系统中动力电池的数学模型14-27
• 2.1 化学电源概述14-17
• 2.1.1 化学电源的分类14-15
• 2.1.2 电池的性能参数15-17
• 2.2 锂离子动力电池17-18
• 2.3 锂离子电池的数学模型18-22
• 2.3.1 锂离子电池的荷电状态值18-21
• 2.3.2 电池内阻的数学模型21-22
• 2.3.3 电池端电压的数学模型22
• 2.4 动力电池数学模型中的参数计算22-27
• 2.4.1 确定Peukert常数β值22-23
• 2.4.2 确定电池内阻方程23-24
• 2.4.3 确定电动势方程24-26
• 2.4.4 验证动力电池的数学模型26-27
• 第三章 牵引电机的数学模型27-43
• 3.1 交流异步电机的动态数学模型27-33
• 3.1.1 数学模型的性质27-28
• 3.1.2 三相异步电机的多变量非线性数学模型28-33
• 3.2 坐标变换和变换矩阵33-38
• 3.2.1 坐标变换的原则和基本思路33-35
• 3.2.2 三相-两相变换(3／2变换)35-37
• 3.2.3 两相-两相旋转变换(2s／2r)变换37-38
• 3.3 三相异步电机在两相坐标系上的数学模型38-43
• 3.3.1 异步电机在两相任意旋转坐标系(dq坐标系)上的数学模型39-41
• 3.3.2 异步电机在两相静止αβ坐标系上的数学模型41-42
• 3.3.3 异步电机在两相同步旋转坐标系上的数学模型42-43
• 第四章 基于ECE循环的整车能量仿真研究43-59
• 4.1 纯电动汽车总体设计的参数匹配理论43-47
• 4.1.1 纯电动汽车主要性能参数的选择43-44
• 4.1.2 电池的放电功率及放电效率44-45
• 4.1.3 电机转矩特性及控制策略45-46
• 4.1.4 PWM(Pulse Width Modulation)控制技术46-47
• 4.2 纯电动汽车基本性能指标计算47-48
• 4.3 ECE循环48-50
• 4.4 模拟计算结果及分析50-56
• 4.5 纯电动汽车加速性能分析56-57
• 4.6 纯电动汽车续驶里程的分析与计算57-59
• 第五章 纯电动汽车的再生制动能量回收59-62
• 5.1 异步电机的运行状态分析59-60
• 5.2 制动能量回收原理及分析60
• 5.3 模拟计算结果分析60-62
• 总结与展望62-63
• 致谢63-64
• 参考文献64-66

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