新能源电动汽车电源能量控制策略

张智明　戴俊阳

摘 要：纯电动汽车作为世界上发展前景更符合时代需求的车型之一，已经引起了世界汽车工业的关注。其中双电源的纯电动车具有重要的发展价值，本文通过研究并进行仿真，SIMULINK仿真结果表明，该模糊控制器能很好地分配能量，满足实际车辆运行的功率需求，减少大电流对电池的影响，提高电池的循环利用率，有利于车辆长期稳定运行。

关键词：新能源；双源纯电动；电源能源；控制策略

随着能源短缺危机和环境污染严重问题，迫切要求政府探索新的能源和燃料，提高能源效率，促进汽车领域能够科学、健康、持续发展。在这种背景下，新能源汽车中纯电动汽车的能源和环保优势已成为研究的重点。纯电动汽车用电池作为电动汽车的能量来源，目前已经开发了零排放、零污染。然而，由于电池和能源管理技术的发展，单独的动力电池。还有存在的瞬态特性的问题，造成主要功率的源头——电池充电时间长，短暂的生命，和较低的能量密度成为发展的阻碍功率，虽然能源技术深化研究，人们也意识到一个能量来源不再能满足电动汽车在不同的工作条件的电力需求。因此，双能源电动汽车结合了高特定能源电池和特定功率和超级电容器作为辅助电源和电动汽车的动力电池提供能量。

目前，研究双能源主要是燃料电池汽车和混合动力电动汽车，而很少有研究纯电动汽车的能源管理和分配超级电容器和电池双能源。MatthewZolot等人提出了一种双能量源参数匹配和系统控制策略；WangK等人使用的方法控制充电和放电电流来控制双能量源的每一部分的功率；刘志強武汉科技大学研究了再生制动的控制过程的双能量源系统策略。

鉴于双源纯电动汽车的特点，制定适用于双能纯电动车和发展一个合理、有效的能源管理控制策略的优点充分发挥每个组件的能量来源。纯电动汽车电池的电流波动综合电力系统更加稳定和缓冲更长。

1 双源纯电动汽车的系统特性

双源纯电动汽车是一种基于电力能源结构电池和超级电容器。动力电池和超级电容器连接在平行结构的纯电动汽车，一起来完成提供车辆驾驶所需要的能量，并回收车辆制动能量反馈。同时，因为电池电压相对稳定和容易，超级电容器串联连接直流/直流转换器，因此超级电容器可以很容易地遵循电池电压变化，并充分利用超级电容器的特点和大电流放电。

总结分析能量控制策略，其主要的作用点是对电动车的电池以及超级电容器之间的能量进行有效的控制协调，通过对总线的功率进行有效地分配，完成他们之间进行的充放电合理配合，满足纯电动车驾驶运行的能量需求，并能保障电力系统在运行中能长久安全地运转。总线之间的关系能力和电池和超级电容器功率如下：

可以看出，当汽车需求功率是已知的，只要有Kbat比例的电池，和各自的动力电池和超级电容器的值，从而完成了能量分布。电池的性能在大电流操作效率低，小电流效率高，所以它适用于平滑的功率输出和一个大的特定能量使其储存能量制动反馈。超级电容的工作特点是更大的功率系数可以提供较大的瞬时功率以满足当车辆加速或爬更大的电力需求，但它不能充电和放电很长一段时间，也不能存储更多的能量。双源纯电动汽车应该结合的特点，电池的高能量密度和高功率，大电流和快速响应的超级电容器。基于这一原则，双源控制系统的工作模式如下：

（1）当汽车加速或爬上斜坡，很大的功率需求。因为超级电容器具有更高的特定的功率，它可以在短时间内大电流放电。

（2）汽车匀速巡航时，电力的需求稳定，电池可以提供持续稳定的功率。在这个时候，应该使用电池作为主要电源，当它是不够的，超级电容器是补充。

（3）车辆在走下坡或制动时，汽车在减速制动能量反馈的状态。在这个时候，根据电池和超级电容器的电荷状态，充电的电池应该放在首位，和汽车应该尽可能保持稳定了很长一段时间。

2 基于模糊控制的双源纯电动汽车能量管理策略

通过分析双源纯电动车的系统结构特征，可以了解到在总线电源已经清楚的情况下，控制能源管理策略只需要对功率对电池或超级电容器进行有效地分配，模糊控制器的作用是对其能量进行合理分配控制，进而在纯电动车运行周期中加强延时，确保长期稳定运行。模糊控制器是一种智能控制方法，整个控制器包括5个部分：定义变量、模糊化、知识库、逻辑判断和去模糊化。模糊控制器的输入量是汽车需求电力Preq电池电荷状态SOCbat和超级电容器的电荷SOCsc状态和电池的输出功率分布系数，也就是说，所需能源的电池占Kbat所需的全部功率。Preq的范围是[-3 3]。考虑到电动机的制动反馈功率远小于所需的最大功率，域调整[-15，3]。

SOCbat的范围和SOCsc [0， 1]。在非常小的电力和满充电和放电效率的两个很低，所以域调整[01，09]。的输出功率分配系数是[0，1]。根据双重来源车辆工作模式下，选择隶属函数三角函数，输入和输出的模糊子集是设置如下：

Preq：{N，S，L}，{负，小，大}；

SOCbat：{S，MS，ME，ML，L}，{小，较小，中，较大，大}；

SOCsc：{S，MS，ME，ML，L}，{小，较小，中，较大，大}；

Kbat：{S，MS，ME，ML，L}，小，较小，中，较大，大}。

设置输入和输出的域后，模糊子集的隶属函数，根据双源纯电动汽车的工作模式，输入和输出的模糊规则制定。

3 应用实例与分析

双能纯电动汽车能源管理策略仿真是基于输入模糊控制器和模糊控制规则的制定整车的需求功率分配。整个车的电力需求是根据某公交车的实际功耗竞选200s。如图2所示，充电电池的SOC和超级电容器都是根据每小时执行集成方法。计算是由忽略每个部分和线损的效率。

当电池和超级电容器的初始SOC值是50%，图1显示了仿真结果200s的电池供电系统的分布系数，图2显示了SOC变化的电池和超级电容器。根据电力需求的车辆，可以看出，电力需求很大在50-60和120- 133s，所以功率分布系数很小，超级电容器提供瞬时大电流满足加速度的需求。此外，在20s，43s，80s和110s，当需求功率小于零，也就是说，制动能量反馈，因为电池和超级电容器SOC含量相似，平均SOC值增加。在仿真结束时，电池的SOC和超级电容器分别为466%和46%，分别，这并没有太大的区别。其中，电池SOC的原因是略高是保持尽可能长时间运行的汽车，满足汽车的电力需求。

4 结语

双源复合型纯电动车在能量的控制上技术要求较为复杂，本文在研究上通过基于模糊控制原理进行该纯电动车的能量控制策略的分析，通过对功率需求的界定判断，合理运用控制方法，完成能量的控制管理，通过对应的模拟分析可以看出，可以在对电池的能量运用上产生有效的控制，并通过控制加强电池寿命的延长。所以电池SOC差距和超级电容器是可满足汽车的高需求。高电流的需求可以使汽车行驶尽可能多的距离，满足实际车辆运行需求，具有一定的实用价值。

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