純電動(dòng)客車復(fù)合電源能量控制策略仿真驗(yàn)證分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u2618純電動(dòng)客車復(fù)合電源能量控制策略仿真驗(yàn)證分析案例 159461.1仿真軟件選擇及聯(lián)合仿真流程 169621.1.1仿真軟件選擇 1108391.1.2聯(lián)合仿真流程 161271.2整車系統(tǒng)模型搭建 190771.3復(fù)合電源系統(tǒng)仿真驗(yàn)證分析 742341.3.1復(fù)合電源系統(tǒng)功率輸出仿真分析 7173071.3.2相應(yīng)SOC變化情況分析 91.1仿真軟件選擇及聯(lián)合仿真流程1.1.1仿真軟件選擇本文在進(jìn)行聯(lián)合仿真分析時(shí)，采用的是v2014版本的AVL-Cruise和2017a版本的Matlab軟件，其中AVL-Cruise軟件主要負(fù)責(zé)搭建整車模型，根據(jù)上文中相關(guān)計(jì)算參數(shù)對(duì)其特性進(jìn)行限定和分析，Matlab軟件中的Simulink模塊主要是搭建復(fù)合電源能量控制策略，最后將兩部分的結(jié)果聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行聯(lián)合仿真分析。1.1.2聯(lián)合仿真流程（1）AVL-Cruise完成整車和各個(gè)模塊的建模任務(wù)，相關(guān)參數(shù)和特性已基本設(shè)定完畢；（2）Matlab控制策略搭建完畢后生成DLL文件，通過(guò)對(duì)該文件的調(diào)用輸入到AVL-Cruise中，通過(guò)dll和dbf來(lái)建立兩個(gè)軟件之間的對(duì)接關(guān)系，其中dll文件對(duì)接的是能量控制策略，dbf對(duì)接的主要是數(shù)據(jù)和結(jié)果。1.2整車系統(tǒng)模型搭建基于AVL-Cruise軟件，對(duì)整車系統(tǒng)模型進(jìn)行搭建，根據(jù)第二章中整車基本參數(shù)及相關(guān)核心部件計(jì)算數(shù)據(jù)，對(duì)車輛性能進(jìn)行限定和分析，其模型圖如圖5-1所示。圖5-1AVL-Cruise整車系統(tǒng)模型圖1.2.1部件參數(shù)設(shè)置基于AVL-Cruise軟件對(duì)整車模型搭建完畢后，就可以開(kāi)始對(duì)車輛各個(gè)模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，例如電動(dòng)機(jī)、蓄電池、超級(jí)電容等主要模塊參數(shù)值的設(shè)定，其結(jié)果將直接影響車輛的經(jīng)濟(jì)性能及動(dòng)力性能仿真的精確性與可靠性。（1）車輛模塊參數(shù)設(shè)定車身是搭建車輛模塊的整個(gè)框架基礎(chǔ)，因此在AVL-Cruise軟件中首先根據(jù)汽車的規(guī)格尺寸參數(shù)建立車身模型，輸入車身數(shù)據(jù)，包括尺寸、質(zhì)量、迎風(fēng)面積、風(fēng)阻系數(shù)等等，詳細(xì)參數(shù)見(jiàn)下圖5-2所示。圖5-2車輛模塊參數(shù)（2）電動(dòng)機(jī)模塊參數(shù)設(shè)定根據(jù)上文分析及計(jì)算，該復(fù)合電源電動(dòng)車所選用的電機(jī)類型為永磁同步電動(dòng)機(jī)，依據(jù)所計(jì)算出的相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合AVL-Cruise軟件，繪制出了該款電動(dòng)機(jī)的特性曲線，如圖5-3、5-4所示。圖5-3電動(dòng)機(jī)模型參數(shù)圖圖5-4電機(jī)轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線電機(jī)的外特性曲線反應(yīng)的是電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩性能，根據(jù)廠家所提供的該款電機(jī)的參數(shù)信息可獲得其外特性MAP圖。圖5-5電機(jī)外特性效率MAP圖（3）電池模塊參數(shù)設(shè)定動(dòng)力蓄電池模塊作為復(fù)合能量源里的主要功能部分，其直接影響車輛的續(xù)駛里程。在軟件中設(shè)定相關(guān)參數(shù)值如下圖5-6所示。圖5-6動(dòng)力蓄電池參數(shù)圖（4）超級(jí)電容參數(shù)設(shè)定根據(jù)以上所算數(shù)據(jù)，在AVL-Cruise軟件中輸入相關(guān)參數(shù)值，其結(jié)果如圖5-7所示。圖5-7超級(jí)電容參數(shù)圖（5）信號(hào)連接信號(hào)連接可分為總線連接和物理連接，各個(gè)電氣結(jié)構(gòu)中的能量傳輸需要通過(guò)物理連接來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的制動(dòng)和回收，而不同的硬件之間的數(shù)據(jù)和信號(hào)的傳輸需要通過(guò)總線連接來(lái)傳達(dá)。1、物理連接整車中各個(gè)模塊部件之間的能量傳輸要通過(guò)物理連接完成，其中主要部分為機(jī)械連接，使得整車中的能量能夠在核心驅(qū)動(dòng)部件之間暢通傳遞。其連接可見(jiàn)上圖5-1。2、總線連接整車中的各種傳達(dá)指令、信息數(shù)據(jù)等都是通過(guò)總線連接，使其在控制模塊和執(zhí)行模塊之間傳遞，因此總線連接相當(dāng)于是將系統(tǒng)中的核心部分同各個(gè)執(zhí)行模塊連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的計(jì)算程序和控制指令，并將其傳遞到電機(jī)動(dòng)力裝置中。1.3復(fù)合電源系統(tǒng)仿真驗(yàn)證分析基于以上聯(lián)合仿真模型，選取美國(guó)UDDS循環(huán)工況、日本10-50循環(huán)工況及歐洲NYCC循環(huán)工況進(jìn)行仿真驗(yàn)證分析。仿真結(jié)果主要包括復(fù)合電源系統(tǒng)功率輸出情況、復(fù)合電源系統(tǒng)相應(yīng)SOC變化情況對(duì)比分析。三種工況下仿真設(shè)置參數(shù)如下表5-1所示。表5-1工況仿真參數(shù)工況名稱行駛時(shí)間（s）行駛距離（km）最高車速（km/h）平均車速（km/h）UDDS13203.528.129.610-506601.7227.999.1NYCC5981.4430.987.92設(shè)置好相關(guān)仿真參數(shù)后，便可通過(guò)AVL-Cruise軟件進(jìn)行仿真分析。1.3.1復(fù)合電源系統(tǒng)功率輸出仿真分析（1）美國(guó)UDDS循環(huán)工況圖5-8美國(guó)UDDS工況復(fù)合電源系統(tǒng)功率輸出曲線（2）日本10-50循環(huán)工況圖5-9日本10-50工況復(fù)合電源系統(tǒng)功率輸出曲線（3）歐洲NYCC循環(huán)工況圖5-10歐洲NYCC工況復(fù)合電源系統(tǒng)功率輸出曲線以上圖5-8~5-10為三種循環(huán)工況下復(fù)合電源系統(tǒng)功率輸出曲線，各條線的標(biāo)注如圖所示，對(duì)比分析以上三種工況，均可得出以下結(jié)論：藍(lán)色線代表蓄電池輸出功率，在工況持續(xù)的整個(gè)過(guò)程中，其輸出基本保持穩(wěn)定，由以上4.2.1控制策略可知，超級(jí)電容的SOC初始設(shè)定值決定了蓄電池在0~200s之間的充電變化情況，且在超級(jí)電容SOC大于0.9時(shí)，蓄電池來(lái)回收制動(dòng)時(shí)的能量。再往后超級(jí)電容則輔助蓄電池提供峰值功率，保護(hù)蓄電池免受較大電流沖擊，延長(zhǎng)了電池使用壽命，起到了“削峰填谷”的作用，所以從復(fù)合電源系統(tǒng)功率輸出情況來(lái)看，本文所設(shè)置的邏輯門(mén)限策略具有一定的可行性和效果性。1.3.2相應(yīng)SOC變化情況分析（1）美國(guó)UDDS循環(huán)工況圖5-11美國(guó)UDDS工況復(fù)合電源系統(tǒng)SOC與單一電源系統(tǒng)SOC變化曲線（2）日本10-50循環(huán)工況圖5-12日本10-50循環(huán)工況復(fù)合電源系統(tǒng)SOC與單一電源系統(tǒng)SOC變化曲線（3）歐洲NYCC循環(huán)工況圖5-13歐洲NYCC循環(huán)工況復(fù)合電源系統(tǒng)SOC與單一電源系統(tǒng)SOC變化曲線以上圖5-11~5-13為三種循環(huán)工況下復(fù)合電源系統(tǒng)SOC與單一電源系統(tǒng)SOC變化曲線圖，其中，各條線的標(biāo)注如圖所示。由圖像曲線可明顯看出，復(fù)合電源系統(tǒng)中蓄電池SOC