電動城市客車運行能效關鍵技術研究.pdf

1、電動汽車續(xù)駛里程不足是制約電動汽車產業(yè)化發(fā)展的主要瓶頸，因此在有限車載能源情況下，提高電動汽車運行能效具重要有意義。尤其是電動城市客車運行在低速、制動頻繁的城市工況，能量利用率提升空間更為可觀。
　　電動城市客車運行能效關鍵技術主要涉及:電池SOC的準確估算、驅動電機效率優(yōu)化控制和再生制動能量回收三方面內容。本文以JXK6121BEV型號電動城市客車為研究對象，在現有電池、電機技術水平基礎上，圍繞上述三方面內容展開研究，從而實現電

2、動城市客車有限能源的開源節(jié)流，旨在提高電動城市客車能量利用率和一次充電續(xù)駛里程，主要研究內容如下:
　　實車測量計算得出驅動系統能耗比例為70.8％，通過驅動系統能耗實驗，確定采用驅動電機效率優(yōu)化和再生制動能量回饋兩種途徑來提高電動城市客車的能量利用效率。在系統分析電動城市客車從電網到車輪的能量傳遞效率基礎上，進行電動城市客車電池組能效分析、驅動系統效率和再生制動能量回饋效率研究，通過動力總成實驗臺架，對實車運行工況進行驅動電機效

3、率測試，為驅動系統電機效率優(yōu)化控制提供依據。
　　為了有效管理車載能源，進行了電池管理系統設計，包括結構設計、電控系統設計和軟件系統設計。準確估算電池SOC，可以提高動力電池的能量利用效率、延長電池使用壽命，是電池能量管理和制動力分配的關鍵所在。在電池性能測試基礎上，提出采用PSO-BP方法，利用電池電壓、充放電倍率和溫度作為神經網絡輸入特征參數，估算電池SOC。仿真實驗結果表明，該方法能夠實現單體電池SOC10％-90％范圍內的

4、準確估算，中國典型城市公交循環(huán)工況電池組SOC估算精度為0.7％，實車電池組的SOC估算精度為3.5％，說明該方法能夠滿足實際需求。
　　為了提高電動城市客車驅動系統運行效率，在異步電機矢量控制基礎上，建立基于損耗模型的效率優(yōu)化控制系統的仿真模型。針對損耗模型法在電機參數變化時效率優(yōu)化控制精度下降的問題，提出一種混合法電機效率優(yōu)化控制策略:利用損耗模型確定最優(yōu)磁鏈搜索范圍，縮短搜索時間，采用廣義回歸神經網絡搜索最優(yōu)磁鏈，從而消除電

5、機參數對效率優(yōu)化的影響，提高控制精度。在MATLAB/Simulink中搭建了兩種效率優(yōu)化控制的仿真模型并進行了仿真實驗，給定轉速/轉矩1003r/min/200N.m情況下，效率優(yōu)化以前電機效率為62.95％，基于損耗模型優(yōu)化和混合法優(yōu)化電機效率分別為84.23％和86.72％。給定轉速/轉矩1691r/min/619 N.m情況下，效率優(yōu)化以前電機效率為75.86％，基于損耗模型優(yōu)化和混合法優(yōu)化電機效率分別為80.44％和81.56

6、％。為了驗證效率優(yōu)化控制策略的實用性，進行了實車運行工況仿真實驗，優(yōu)化以前電機平均效率為59.93％，基于損耗模型優(yōu)化和混合法優(yōu)化電機平均效率分別為82.45％和84.92％。仿真實驗結果表明，混合法效率優(yōu)化控制的魯棒性、實用性和準確性要優(yōu)于基于損耗模型的效率優(yōu)化控制。
　　為了回收電動城市客車頻繁制動的再生制動能量，進行了制動力分配控制研究?？紤]到制動力分配受到車速、制動強度和電池SOC等多因素影響，很難建立準確的數學模型，提出

7、了模糊控制制動力分配策略并利用Simlink搭建了制動力分配仿真模型。利用Cruise軟件搭建了電動城市客車模型與MATLAB進行聯合仿真。中國典型城市公交循環(huán)工況，一個循環(huán)行駛5.8km，模糊控制制動力分配策略電池組SOC降低0.376％，電池組90％DOD續(xù)駛里程增加10.2km，續(xù)駛里程提高7.8％;美國FTP工況（最高車速改為70km/h）一個循環(huán)行駛16.84km，電池組SOC降低1.487％，電池組90％DOD續(xù)駛里程增加9