电动汽车电池功率输入等效电路模型的比较研究

为了选取合适的等效电路电池模型应用于电动汽车系统仿真,提出GNL模型,并与R int、Theven in、PNGV、RC模型进行性能比较。以320单体串联的80A.h镍氢电池组为研究对象,基于同一组复合脉冲试验数据,辨识各模型的参数,进而建立各模型基于Matlab/Simulink的功率输入仿真模型。使用20 kW恒功率放电和FUDS工况试验数据验证,并比较各模型性能。仿真与试验的比较表明,功率输入等效电路电池模型的电压误差为主要误差,电流误差为次要误差,5种模型中PNGV和GNL模型更适用于电动汽车仿真,而GNL模型具有更好的精度。     

电动汽车蓄电池检测系统设计

文章设计了一款以STM32为核心的电动汽车蓄电池检测系统。采用安时积分法估算SOC值,通过均衡控制电路使各单体电池的充放电电压趋于一致。调试和实验结果表明,各单体电池间电压均衡,有效提升了电池的使用效率与寿命。     

电动汽车的动力电池模型及其参数辨识

纯电动汽车正在逐步替代传统能源汽车,对电动汽车充电电池的研究也在不断加深,其中电池模型起着关键的作用。介绍了三类电池模型──电化学机理模型、神经网络模型和等效电路模型,详细分析了PNGV等效电路模型的特点,采用最小二乘法辨识了其主要模型参数,并拟合得到各参数的非线性规律,为动力电池的SOC估算及电动汽车仿真研究提供了理论基础。     

纯电动汽车最佳动力性换挡规律研究

通过建立纯电动汽车电池系统和电机系统的数值模型,分析了纯电动汽车的最佳动力性换档规律.根据电池最大放电功率随电池荷电状态减小而减小的特性,制定出当电池最大放电功率大于或小于电机最大输入功率时的动态3参数换挡规律和动态4参数换挡规律.仿真结果表明,所制定的换挡规律获得了比传统的2参数换挡规律更好的汽车加速性.     

基于simulink的车载电池模型的建模与仿真

动力电池技术是电动汽车作为三电之一的重点研究方向,电池模型可以反映电池的外特性,锂离子电池的精确建模和状态估计在电池的研究中起着至关重要的作用。锂电池的使用过程中,电池内部参数会跟外界环境及荷电状态的变化而变化,选用固定参数的电池模型会导致模型的精度差较大。为了能够更好的提高电池管理系统的作用,基于物理电学模型提出改进的二阶Thevenin等效电池模型,该模型充分考虑了容量对电池内部参数的影响,会使精确度更高。实验及仿真结果表明:在城市道路循环工况下,通过对18650和所建仿真模型进行电压监测对比实验,最大实际误差为0.03V,而传统的最大误差为0.04V,相比传统模型精度提高了25%。因此,所设计的模型能够准确地描述锂离子电池的特性,使得荷电状态的估算精度得以提高,将该模型嵌入到电池管理系统中将使电池管理更加有效。     

车用电池模型研究

由于社会和环境的需求,电动汽车市场规模不断扩大,对车用电池的研究也在不断加深。其中,电池模型的研究起着十分关键的作用,它关系到电池系统对SOC、SOH、工作参数曲线等信息的描述准确与否,进而关系到相关控制策略的执行,影响整车的参数和性能。文章介绍了三类电池模型——简化电化学模型、等效电路模型和神经网络模型。简化电化学模型采用数学方法描述电池内部的反应过程,等效电路模型使用电路网络模拟电池动态模型,神经网络模型是利用人工智能的方法模拟电池的运行。神经网络非线性、多输入多输出、泛化能力强的特点,尤为有利于描述电池这一高度非线性系统,是研究和应用的重点。     

考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略

为提升高温环境下电源系统的综合效率,通过分析电动汽车热管理和能耗模型,提出一种考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略,并在CATC、NEDC工况下分别与单一电源电动汽车和采用常规策略的复合电源电动汽车进行对比仿真。结果表明,相对于单一电源,采用复合电源方案的电动汽车电源系统能量回馈提升3.6%以上,综合能耗降低3.3%以上,电池最终温度下降3.51℃以上;相对于采用常规策略的复合电源电动汽车,考虑电池热管理的复合电源功率分配控制策略提升超级电容参与度,使复合电源系统能量回馈提升1.8%左右,综合能耗降低1.2%左右,电池最终温度降低1.25℃左右,从而验证了该策略的有效性。     

并联式混合动力电动汽车电池参数优选

通过研究双轴并联混合动力电动汽车控制策略,分析电池参数和整车油耗的关系,确定电池电压、容量和最大充放电功率的变化范围。基于CRUISE的仿真平台,以整车循环工况油耗最省为目的,优选电池的各个参数。并将选定的电池参数代入模型中,进行动力性分析计算。计算结果表明,在满足整车动力性的要求下,通过对电池参数的优化,可提高混合动力电动汽车的燃油经济性和动力电池组的性价比。     

分布驱动式电动汽车电池系统分布形态对能耗特性影响的研究

针对分布式四轮驱动纯电动汽车,分析具有不同分布形态的电池系统能耗特性。选取Rint等效电路模型建立电池系统内阻损耗模型,通过理论计算分析分布式电池系统与集中式电池系统的能耗特性。然后基于AMESim/Simulink软件建立了电动汽车能耗特性仿真平台,并以驱动能量消耗最少为控制目标,对前后轴驱动电机转矩进行最优分配控制,在NEDC循环工况下对电池系统内阻损耗进行仿真。理论和仿真分析结果均表明:在分布式驱动情况下,采用集中式电池系统时的能耗特性优于分布式电池系统,且分布式电池系统会产生SOC不一致的问题,从而导致车载充电系统设计的复杂化。     

车载动力电池液体冷却非线性优化方法研究

电动汽车动力电池散热需求会受到外部环境温度、风速和负载电流变化等因素的影响,如果不及时散热,动力电池的温度会迅速攀升,进而影响电动汽车的驾驶性和安全性。基于此提出一种锂离子电池非线性冷却优化方法。首先,通过对锂离子电池生热、散热机理分析,建立考虑传热系数随冷却液流速变化的锂离子电池集中热模型,通过电池特性测试试验确定电池内阻和熵热系数等热物性参数,并与AMESim模型对比,验证模型的有效性。然后,基于电池冷却系统非线性和易受负载电流变化影响的特征,提出一种考虑电池冷却系统的稳态特性以及参考变量前馈功能和闭环反馈消除静态误差机制的非线性冷却优化方法,并对其稳定性和鲁棒性进行研究。仿真结果表明:在NEDC-HWFET-US06组合工况下,非线性冷却优化方法调节下的电池温度与目标温度的最大偏差较PID方法减小了0.8 K,并且冷却过程的能耗降低了6.3%,具有更好的调节效果。     

基于老化仿真的电动汽车新型双源电池系统全生命周期成本研究

为了降低换电技术的实施难度和成本,提出一种采用"部分换电"思路的电动汽车新型双源电池系统。通过合适的控制策略,在保证动力平稳输出的情况下,调整电机功率以匹配主、副电池包的端电压,实现供电电池包的灵活切换。为探究双源电池系统的老化规律以及验证其在全生命周期成本上的优势,匹配"大主电池包+小副电池包"和"小主电池包+大副电池包"2种双源电池系统方案,设计具有代表性的城市、城郊和高速等行驶场景以及工作日、休息日的出行和充电方案;采用AutoLion-ST软件建立双源电池包和相同总容量的单个大电池包的电化学老化机理模型,嵌入到AVL/Cruise搭建整车仿真平台中进行联合仿真。研究结果表明:虽然所提出的双源电池系统相比单个大电池包在相同工况中的放电倍率和深度更大,导致老化速率略有加快,但由于双源电池系统中主、副电池包的利用率更高,其全寿命里程之和相比单个大电池包方案反而有17%以上的提升;结合电池梯次利用模型和近年来电池价格的统计结果对全生命周期成本进行计算,认为双源电池系统方案在保证换电运营商获得一定盈利空间的情况下,可以降低全生命周期总拥有成本。     

Transient modeling and validation of lithium ion battery pack with air cooled thermal management system for electric vehicles

A transient numerical model of a lithium ion battery (LiB) pack with air cooled thermal management system is developed and validated for electric vehicle applications. In the battery model, the open circuit voltage and the internal resistance map based on experiments are used. The Butler-Volmer equation is directly considered for activation voltage loss estimation. The heat generation of cells and the heat transfer from cells are also calculated to estimate temperature distribution. Validations are conducted by comparison between experimental results at the cell level and the pack level. After validations, the effects of module arrangement in a battery pack are studied with different ambient temperature conditions. The configuration that more LiB cells are placed near the air flow inlet is more effective to reduce the temperature deviation between modules.     

纯电动客车动力系统集成试验台的研发与应用

介绍一种纯电动客车动力系统集成试验台的研发及应用。该试验台采用动力电池包作为动力源,将整车控制策略集成到试验台控制系统中,实现整车控制策略的标定和验证,增加驾驶员实际操作作为系统输入,用于纯电动客车车载动力系统的试验、开发、匹配、标定以及整车控制策略验证。     

液冷和冷媒直冷动力电池包冷却性能数值分析

采用数值模拟的研究方法，对比分析了某纯电车型在高速超速以及驱动耐久工况下动力电池包采用液冷和冷媒直冷两种方案的冷却性能，研究结果表明，对于高速超速工况，相对于液冷方案，采用冷媒直冷电池包温度降低了约10%；对于驱动耐久工况，采用冷媒直冷方案电池包温度降低了约 16%，与此同时，电池包均温性也有所改善。在相同工况条件下，动力电池包冷媒直冷的冷却性能优于液冷。     

纯电动汽车电池包轻量化设计综述

纯电动汽车因其清洁、无污染的特性,成为各国研发的重点方向。其电池包是整车的核心部件,起承载和保护动力电池组的关键作用,其结构设计的轻量化是汽车轻量化、提升续驶里程的关键途径。电池包服役过程中需承受来自地面的各种冲击载荷,箱体结构的强度、刚度及安全性等均会对电池包性能产生影响。通过总结不同品型电池包在结构设计、材料选用、静态特性和动态特性 4个方面的性能参数,从这 4个方面比较了不同轻量化设计电池包对材料的性能要求,评估了不同材料的轻量化效果,为选用合适的轻量化材料用于电池包的结构设计提供参考和理论指导。     

Kalman算法在纯电动汽车SOC估算中的应用误差分析

针对纯电动汽车电池组的工作状态和输出特性,分析了模型参数的变化对Kalman算法估算精度的影响.指出了纯电动汽车应用Kalman滤波算法估算SOC应考虑的因素,并结合电池模型参数的变化提出了Kal-man方程修正方案.最后通过电池的城市工况模拟试验,验证了分析的正确和可行性.     

HEV实时等效能量消耗最小控制策略

以变速器前置式并联结构为例,介绍了一种实时等效能量消耗最小控制策略。在研究车辆行驶于循环工况中消耗燃油热能和电能之间关系的基础上,针对该策略的关键问题———蓄电池组的电能和发动机的燃油热能消耗量的等效方法进行了详细阐述。最后在车辆仿真模型的基础上对该种策略进行仿真试验,并与其他类型的控制策略进行了比较。     

电动汽车动力电池均衡方法研究

针对电动汽车动力电池包中单体电池性能差异造成的不良影响，探讨了几种均衡技术。研究了集中均衡，以及分散均衡中的隔离式均衡和非隔离式均衡方法。分析了集中均衡系统和分散均衡系统的适用场合。通过集中均衡器对NiMH电池包的均衡实验，表明均衡不但能缩小电池电压的差异，还能提高电池包的放电容量。     

电动汽车正面刮底工况设计及电池包防护优化分析

针对行业对电动汽车底部碰撞工况研究较少且无相关标准和法规的现状，结合电动汽车底部碰撞交通安全事故案例，设计了一种典型的正面刮底碰撞工况及其碰撞壁障，通过仿真分析与试验结果验证了该工况的合理性和碰撞壁障的可靠性。同时根据电池包在正面刮底工况中的损伤情况，提出了两种电动汽车电池包防护优化方案，降低了电动汽车电池包在正面刮底工况中的损伤。