基于ADVISOR的電動(dòng)汽車仿真分析

　　本文在對(duì)某微型燃油汽車底盤進(jìn)行改裝設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，利用ADVISOR仿真軟件對(duì)其性能進(jìn)行仿真分析，從而為該微型電動(dòng)汽車的設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化提供參考。

　　1 動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要部件選擇

　　電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車的真正區(qū)別在于動(dòng)力系統(tǒng)。電動(dòng)汽車是用電力驅(qū)動(dòng)車輛，由蓄電池供電，通過電動(dòng)機(jī)及控制器將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能來驅(qū)動(dòng)整車。由某微型燃油汽車底盤改裝設(shè)計(jì)的微型電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力源蓄電池，是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件，決定著電動(dòng)汽車的多方面性能。目前正在使用的蓄電池種類很多，如鉛酸蓄電池、鎳鉻蓄電池、鎳氫蓄電池等。其中鉛酸蓄電池具有通用、技術(shù)成熟、廉價(jià)、比能量適中、高倍率放電性能好、高低溫性能良好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。

　　電動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將蓄電池的能量轉(zhuǎn)換為車輪的動(dòng)能，或者將車輪上的動(dòng)能反饋到蓄電池中。目前正在應(yīng)用或開發(fā)的電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)主要有直流電動(dòng)機(jī)、交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等。而永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)不僅具有較高的重量比功率，而且集電動(dòng)、發(fā)電及制動(dòng)功能于一體，效率高，控制靈活，得到電動(dòng)汽車領(lǐng)域內(nèi)廣泛關(guān)注。

　　故本文選用以鉛酸蓄電池組和無刷直流電動(dòng)機(jī)等部件構(gòu)成的動(dòng)力系統(tǒng)來替代原燃油微型汽車的內(nèi)燃機(jī)和油箱。

　　2 仿真模型的建立

　　2.1 蓄電池系統(tǒng)仿真模型

　　本文建立的鉛酸蓄電池系統(tǒng)仿真模型如圖2所示。該模型描述了儲(chǔ)存在蓄電池內(nèi)的能量接受請(qǐng)求功率，從蓄電池中返回可用功率或?qū)嶋H功率的過程。

　　它主要包括以下模塊：

　　1) 開路電壓和內(nèi)阻的計(jì)算模塊。在電動(dòng)汽車仿真中，最常見的蓄電池模型是內(nèi)阻模型。該模型將蓄電池看成一個(gè)理想電壓源串聯(lián)一個(gè)內(nèi)阻的等效電路，其電壓特性為：

　　Voc=U+R·I(1)

　　式中：Voc為開路電壓(V);U為電池工作電壓(V);R為電池等效內(nèi)阻(Ω)。

　　由(1)式可計(jì)算出在給定荷電狀態(tài)(SOC)和請(qǐng)求電池功率狀態(tài)下的開路電壓Voc和內(nèi)阻R。

　　2)電流計(jì)算模塊。電流計(jì)算是通過一個(gè)二次方程求解得到的，即：

　　式中P為功率。

　　3)功率限制模塊。此模塊用來限制請(qǐng)求功率不得超過電池功率。

　　4)SOC運(yùn)算模塊。荷電狀態(tài)(SOC)的數(shù)值可用下式計(jì)算：

　　SOC=(初始電量-已用電量)/初始電量(3)

　　其中，已用電量采用安培時(shí)間積分法計(jì)算。

　　5)熱量模塊。在電動(dòng)汽車行駛和充放電時(shí)，熱量模塊主要用來預(yù)測(cè)以時(shí)間為函數(shù)的電池溫度。