電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電源模型與參數(shù)設(shè)計(jì)案例分析目錄TOC\o"1-3"\h\u17566電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電源模型與參數(shù)設(shè)計(jì)案例分析 146691.1超級(jí)電容器組模型 114361.2電源控制方法 1191301.3電源參數(shù)設(shè)計(jì) 41.1超級(jí)電容器組模型超級(jí)穩(wěn)壓電容器使用電容C、電阻R以及串聯(lián)電路組成的電阻RC等組成的等效電路并沒有考慮電容器容量和內(nèi)部穩(wěn)壓電阻等參數(shù)，所以構(gòu)建的等效隔阻電路結(jié)構(gòu)模型難以描述實(shí)際工況下的工作特性,圖3-1展示了串聯(lián)等效隔阻電路結(jié)構(gòu)模型及其結(jié)構(gòu)原理。需要滿足下面公式實(shí)現(xiàn)對(duì)超級(jí)電容實(shí)際工作時(shí)的額定值、電壓值進(jìn)行控制。 ?U=IC充放電過程中，上式能夠根據(jù)輸入的電流大小IC、持續(xù)時(shí)間?圖STYLEREF1\s3.SEQ圖\*ARABIC\s11超級(jí)電容器RC等效模型Figure3.1SupercapacitorRCequivalentmodel1.2電源控制方法超級(jí)電容控制方法為了實(shí)現(xiàn)爬坡、啟動(dòng)、加速等工況下電機(jī)需要較大電流，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中方的輔助存儲(chǔ)元件使用了兩組超級(jí)電容，利用超級(jí)電容的工作特性，在需要較大輸出功率時(shí)，能在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生較大的電流，同時(shí)在制動(dòng)系統(tǒng)工作時(shí)能對(duì)產(chǎn)生的短暫大功率能量進(jìn)行回收。該系統(tǒng)中的超級(jí)電容組中的兩個(gè)超級(jí)電容支持串聯(lián)連接和并聯(lián)連接兩種工作模式，且能夠根據(jù)電動(dòng)汽車的形式情況進(jìn)行模式切換，始終保持較高效率的能源利用，模式切換只需要通過改變功率開關(guān)S1、S2、S3的邏輯狀態(tài)即可實(shí)現(xiàn)，所體現(xiàn)出的能量利用、回收方式的靈活性是單儲(chǔ)能單元所不能達(dá)到的。圖3.2為超級(jí)電容組在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)向外輸出能量時(shí)的等效電路，對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)式為： UC0(a)并聯(lián)連接電容組(b)串聯(lián)連接電容組圖STYLEREF1\s3.SEQ圖\*ARABIC\s12提供能量時(shí)等效電路Figure3.2Equivalentcircuitforenergysupply串聯(lián)連接時(shí)電路中的放電電壓為單組超級(jí)電容的電壓，而并聯(lián)連接時(shí)，單組超級(jí)電容的電壓變?yōu)橐话搿９β书_關(guān)S1、S2、S3的邏輯狀態(tài)有0和1兩種，分別表示斷開和導(dǎo)通，其中等效負(fù)載為R。圖3-3表示的是超級(jí)電容組回收能量時(shí)的等效電路，對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型表達(dá)方式為： Uci=等效電路的充放電電壓為Uci，電流為IC(a)并聯(lián)連接電容組能量回收等效電路(b)串聯(lián)連接電容組能量回收等效電路圖STYLEREF1\s3.SEQ圖\*ARABIC\s13回饋能量時(shí)等效電路Figure3.3Equivalentcircuitwithenergyfeedback蓄電池控制方法通過控制功率控制開關(guān)V1、V2、V3的通斷情況控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)工作模式；同時(shí)斷開V1、V2，導(dǎo)通V3時(shí)控制電路停止工作，此時(shí)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為供給能量模式，電機(jī)所需的能量由蓄電池供給，且不需要進(jìn)行升壓；斷開V1、導(dǎo)通V3并通過PWM信號(hào)控制V2，此時(shí)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作模式為供給能量模式，但是蓄電池B需要升壓后再向電機(jī)提供電能；導(dǎo)通V1、導(dǎo)斷V2、V3，此時(shí)控制電路停止工作，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)入能量回收模式，回收的能量存儲(chǔ)在蓄電池B中；導(dǎo)斷V2、V3，由PWM信號(hào)控制V1，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)同樣進(jìn)行能量回收模式，但是需要控制電路對(duì)回饋電壓進(jìn)行降壓后才能回收；關(guān)斷三個(gè)功率開關(guān)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不進(jìn)行能量回收。圖3-4為蓄電池B的控制電路。圖STYLEREF1\s3.SEQ圖\*ARABIC\s14蓄電池控制電路Figure3.4Batterycontrolcircuitspecialty1.3電源參數(shù)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在升降壓過程中，雙向DC/DC功率變換器能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置的充放電，且變換器原邊和副邊電壓比為2：1，超級(jí)電容的電壓可以比驅(qū)動(dòng)電機(jī)電壓低。該設(shè)計(jì)中蓄電池為24V的鋰電池組，其容量規(guī)格為180A?h，超級(jí)電容電壓同樣選擇為24V。超級(jí)電容在電機(jī)需要較大電流的特殊工況下進(jìn)行輔助功能，該電動(dòng)汽車爬坡t1 WC1爬坡工況的速度VP=30km/h，取電機(jī)傳動(dòng)效率η=0.9，計(jì)算出所需爬坡能量W加速爬坡t2 WC2加速爬坡時(shí)的加速度為3m/s2、δ=1.05，計(jì)算出克服阻力所需能量：WC下式表達(dá)的是超級(jí)電容處于能量輸出狀態(tài)下，釋放能量WC WC=超