复合电源电动汽车动力系统建模与仿真_盘朝奉
第37卷第2期
2012年4月
广西大学学报：自然科学版Journal of Guangxi University ：Nat Sci Ed Vol．37No．2Apr．2012
收稿日期：2011-
12-15；修订日期：2012-02-16基金项目：国家自然科学基金资助项目（51105178）；国家863节能与新能源汽车重大项目（2011AA11A216）；江苏省
自然科学基金面上研究项目（BK2011489）；江苏高校优势学科建设工程资助项目
通讯联系人：盘朝奉（1979-），男，广西田林人，江苏大学讲师，博士；E-
mail ：chfpan@ujs．edu．cn 。文章编号：1001-7445（2012）02-0284-07复合电源电动汽车动力系统建模与仿真
盘朝奉1，何志刚1，张德望2，周孔亢
1（1.江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013；
2.江苏大学电气信息工程学院，江苏镇江212013）
摘要：由于蓄电池的功率密度低、能量密度低，以蓄电池作为单一电源的纯电动汽车，动力性和续驶里程因此
受到极大的限制。本文将超级电容引入到电动汽车的储能系统中，
构建超级电容—蓄电池复合电源系统，利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足。分析了在典型工况下的车辆需求功率对应的电流变化曲线，并根据储能系统的状态划分为单独驱动、共同驱动、预充电和再生制动共四种工作模式，在MATLAB /Simulink
环境下建立了纯电动汽车动力系统的仿真模型，包括蓄电池模块、超级电容模块、功率分配模块和驱动模块，根据市区循环工况进行了仿真测试，结果表明采用超级电容—蓄电池储能系统能发挥其高能量密度和高功
率密度特性，
从而提高车辆的动力性能，使能量利用率提高了近17%。关键词：复合电源；能量管理；超级电容；市区工况
中图分类号：U463.23文献标识码：A
Modeling and simulation of electric vehicle power system
with multiplex power supply
PAN Chao-feng 1，HE Zhi-gang 1，ZHANG De-wang 2，ZHOU Kong-kang 1
（1.School of Automobile and Traffic Engineering ，Jiangsu University ，Zhenjiang 212013，China ；
2.School of Electrical and Information Engineering ，Jiangsu University ，Zhenjiang 212013，China ）
Abstract ：Since storage battery has low power density and low energy density ，the accelerating
performance and drive range of electric vehicle driven only by battery is extremely limited．In this
study ，ultra capacitor was applied to the energy storage system in battery electric vehicle to form a
multiples energy supply system of ultra capacitor and battery to make use of high power density char-
acteristics of ultra capacitor to overcome the battery deficiency．The vehicle current curves corre-
sponding to power demand under typical conditions were analyzed ，and working conditions were di-
vided into four modes according to the strate of energy storage system ，including modes of battery
separately driving ，jointly driving ，ultra capacitor pre-
charged and regenerative braking．The model of battery electric vehicle was established with simulation environment of MATLAB /Simulink ，inclu-
ding battery module ，ultra capacitor module ，power allocation module and driving module ，and sim-
ulation test was conducted according to the power demands under urban driving cycles．The results
show that ultra capacitor and battery energy storage system can bring the most of its high energy den-
sity and high power density into function ，vehicle accelerating performance is improved ，energy effi-
582
第2期盘朝奉等：复合电源电动汽车动力系统建模与仿真
ciency is increased by nearly17%．
Key words：compound power supply；energy management；ultra capacitor；urban driving
0引言
纯电动汽车具有节能、低噪声、零排放等突出优点，是新能源汽车发展的重要方向之一［1］。多年的实践证明，现阶段电化学电池仍然存在内阻高、寿命短，高、低温工作能力差等缺陷［2］，不能从根本上解决纯电动汽车续驶里程短、加速性能不佳的问题，极大地限制了纯电动汽车的应用。超级电容具有内阻低、工作效率高，且循环寿命长的优点，比较适合于大电流频繁充放电的应用领域［3-4］。近年来，超级电容在汽车能源领域的应用逐渐成为研究热点，尤其是在混合动力汽车、燃料电池汽车和纯电动汽车上作为辅助能源，成为电动汽车发展的重要方向［5-10］。
目前电动汽车复合电源方面的研究涵盖了纯电动汽车（Electric Vehicles，EV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicles，HEV）以及燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicles，FCEV）等方向，研究内容包括对复合电源中各部件的性能实验、建模，以及如何对系统进行参数匹配和对各部件进行控制的研究［11-12］。如：①燃料电池和混合动力汽车车载复合电源的研究方面。Dinapolia等［13］按照整车混合度的不同，对复合电源提出了不同的P/E要求，进行了复合电源的参数匹配及优化设计。Andersson等［14］对装有镍氢电池和超级电容复合系统的串联HEV进行了部件参数的匹配及仿真研究。Schupbach 等［15］对复合电源的设计理论和系统优化方面进行了较为深入的研究，提出了三步设计理论。吉林大学于远彬等［16］对混合动力城市客车车载电池装置进行了实验研究，掌握了大量的相关数据，进行了各种连接及参数匹配形式的仿真研究。清华大学与多家单位共同承担的国家863燃料电池城市客车课题，最后的方案也是采用了FC（燃料电池）+B（蓄电池）+UC（超级电容）的结构形式［17］。②蓄电池与超级电容组成的纯电动汽车复合电源的研究方面。Wight等［18］对装载超级电容的纯电动汽车进行了低温环境和不同行驶工况下的实车道路实验以及转鼓实验台加速试验。结果表明，超级电容的采用使蓄电池的工作负荷得以减缓，超级电容可以快速回收制动能量的特性使整车燃油经济性得到提高。北京理工大学与北方华德尼奥普兰客车股份有限公司共同研制出了纯电动客车“BFC6110-EV”，该车使用锂离子电池、超级电容储能系统以及先进的多能源控制系统、交流驱动系统，通过整车试验，主要的性能指标已经达到预定的要求［19］。北京理工大学在其研制的纯电动汽车上加装了超级电容器，电容配合蓄电池工作，延长了整车的续驶里程［20］。
国内外的研究表明，建模仿真和性能测试方法在复合电源电动汽车开发过程中得到了应用，但是随着电动汽车技术的发展和应用范围的扩大，电动汽车建模仿真和性能分析方法的研究还需要不断深入和拓展。本文研究将超级电容引入到纯电动汽车储能系统中，建立超级电容—蓄电池复合电源储能系统，针对典型工况下车辆的功率需求对应的电流变化曲线，根据储能系统的状态进行工作模式的划分，并以适当的能量管理系统协调配合以有效地弥补蓄电池低功率密度和低能量密度等缺陷，提高纯电动汽车的动力性，延长其续驶里程。
1典型工况下的功率需求分析
纯电动汽车在循环行驶试验工况时，为了不影响车辆的动力性能，储能系统须向电机提供相应的功率以满足整车的功率需求。下面以中华人民共和国标准GB/T18386-2005《电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法》中的市区循环工况为例，分析满足电动汽车功率需求对应的储能系统放电电流变化曲线［21-22］，如图1所示。
分析图1可以得出以下结论：①纯电动汽车匀速行驶时对储能系统的功率需求小；②车辆在匀加速阶段，储能系统出现了放电大电流尖峰，但持续时间短；③电动汽车对储能系统的总体功率需求（功率需求平均值）并不高。
因此，纯电动汽车对储能系统的性能有以下特殊要求：为了保证纯电动汽车具有较好的续航能力，
广西大学学报：自然科学版第37
卷图1市区循环工况对应的放电电流变化曲线Fig.1Discharging current curve under urban driving cycles
储能系统必须具有高能量密度特性；针对满足车辆起动、
加速和爬坡需要的瞬时大功率，储能系统必须具有短时
高功率密度，而在整个工况下储能系统不需要都具有高
功率密度。
纯电动汽车常用的储能单元中，锂离子电池具有较
高的能量密度，而超级电容具有较高的功率密度，两者并
联使用共同作为纯电动汽车的储能单元，可以相互弥补
各自的缺陷。使得新的储能系统同时具有高功率密度和
高能量密度的特性，
在满足车辆动力性要求的同时，可以获得较好的续驶里程。2
复合电源储能系统结构图2功率流模型示意图
Fig.2Schematic diagram of
the power flow 超级电容—蓄电池复合电源储能系统结构如图2所示。图2
中，超级电容经DC /DC 转换器与蓄电池并联使用，再经能量管理控
制器、
驱动系统提供电能驱动电机。DC /DC 转换器是双向的，可控制超级电容处于充电状态或放电状态，实现超级电容功率流动的双
向性，能量管理控制器负责协调分配超级电容和蓄电池的输出功
率，在满足电机功率需求的同时也能发挥二者的优势。驱动系统的
功能是控制电机的能量转化，
在车辆行驶时，控制电机将电能转化为动能，刹车制动时，控制电机将动能转化为电能。
图2中，
P b 、P c 分别为蓄电池和超级电容的输出功率，P m 为电机的输入功率。其中，P c 、P m 是双向的，表明超级电容既可以充电，
也可以放电；电机可以处于电动状态也可以处于回馈制动状态；P b
是单向的，表明电池只供给电能，不回收储存电能。三者关系如下：
P m =P b +P c 。（1）车辆行驶工况复杂，电机功率需求变化大，而低功率放电是蓄电池最佳工作状态，如何解决二者不匹配的问题？本文提出由超级
电容功率P c 跟随电机功率需求P m 的方法，
即蓄电池工作于恒功率放电状态下，多余（或不足）的部分由超级电容吸收（或提供）。
3四种工作模式
超级电容—蓄电池复合电源储能系统工作过程简述如下：当车辆在启动、爬坡、加速等重载工况下，针对车辆瞬时大功率需求，由蓄电池和超级电容共同输出功率驱动汽车，鉴于超级电容适应短时大电流
放电的特性，
可以由其承担大部分的负荷；在车辆处于低速巡航等轻载工况下，蓄电池提供车辆的功率要求充足有余，此时蓄电池可预先给超级电容充电，以便在重载时，超级电容有足够的电能应付瞬时大电流输出；当超级电容电能不足或蓄电池刚好能满足车辆的功率要求，此时由蓄电池单独驱动；当汽车制动或减速时，采用再生制动的方式，将车辆的一部分动能转换为电能，并储存在超级电容中，提高有限
电能的利用率［23］。
①超级电容与蓄电池共同驱动模式
此模式主要针对于瞬时高功率需求的车辆起步和短时加速过程。此时，相比于蓄电池，超级电容能够更好地满足这一要求，因此，在这一阶段超级电容作为主能量源，以满足车辆瞬时高功率要求，而蓄电池作为辅助能量源，也提供一部分功率以驱动汽车，但须保证蓄电池工作在低电流放电状态。
②蓄电池单独驱动模式
当车辆运行在高速巡航等工况下，车辆需求功率不是太高。此时，蓄电池输出功率可能刚好满足车
682
第2期盘朝奉等：复合电源电动汽车动力系统建模与仿真辆动力性要求，在此情况下，车辆的功率需求可以由蓄电池单独提供，而此时超级电容既不释放功率也不吸收功率。
③超级电容预充电模式
当车辆运行在低速巡航等工况下，其需求功率小。此时，蓄电池的功率输出应付车辆动力性要求绰
绰有余，
因此，此阶段蓄电池在驱动汽车的同时，输出一部分功率对超级电容预充电，以便在车辆重载时超级电容有足够的电能应付瞬时大电流的需求。
④再生制动模式
当车辆运行在刹车工况下时，驱动电机处于发电状态，将一部分动能转化为电能，利用超级电容能
够吸收瞬时大电流的特性，
将超级电容作为再生制动的储能容器，此时蓄电池与电机之间的回路被切断，蓄电池不工作，以避免再生大电流对蓄电池的冲击［24］。
纯电动汽车双储能单元能量管理的目标是：利用适当的控制策略，实现两种储能容器优缺点的互补。首先，在保证汽车的动力性的同时，确保蓄电池时刻工作在低电流放电的最佳状态；其次，采用再生制动方式提高汽车优先能量的利用率；最后，保护储能容器，延长使用寿命。
4
能量管理系统的仿真研究4.1蓄电池和超级电容模型
蓄电池的模型一般采用内阻模型，即把蓄电池简化为一个理想电压源串联一个电阻的电路；而超级
电容一般采用阻容模型，即把超级电容等效为一个理想电容串联一个电阻的电路。如图3所示，
（a ）是蓄电池的简化模型，
（b ）是超级电容的简化模型
。图3蓄电池与超级电容模型Fig.3The model of battery and ultra capacitor 在图3（a ）中，E 是理想电压源，其电压代表了蓄
电池的开路电压，
R 是蓄电池的等效内阻；同样地，在图3（b ）中，
C 是超级电容的容量，R 是超级电容的等效内阻。尽管蓄电池开路电压E 和内阻R 与温
度、
时间、电流等因素有一定关系，超级电容容量C 和内阻R 与温度、时间、电流等因素也有一定的关
系。但考虑到在一个循环工况时间内，蓄电池开路
电压及内阻与超级电容容量与内阻的变化可以忽
略，因此，在仿真模型中，这些参数都可以设定为常数。
4.2功率分配模块
功率分配模块电路作为功率分配和能量管理的执行机构，是能量管理系统中最为关键的组成部分。通过功率分配模块控制超级电容电流和蓄电池与主回路的通断实现功率按需求分配，最终实现能量管理的目的，图4是功率分配仿真模型
。
图4功率分配模块Fig.4Power allocation module
功率分配模块主要由Mosfet 功率管、电感和继电器构成，四个Mosfet 功率管和电感构成一个双向
升降压DC /DC 转换器，
它可实现超级电容与主回路之间功率流动的双向性；继电器可控制蓄电池与主
回路之间的通断，它可防止再生制动时，蓄电池向超
级电容误充电。在图4中，端口2超级电容正极，端
口3连接蓄电池正极，
端口1为主回路正端，端口4接地，为公共负极。
由式（1）可得
P b =P m －P c 。（2）
功率分配的原则是维持电池始终处于恒功率放
电状态。主要策略是由超级电容功率跟随电机功
率，且小于电机功率一个固定值，从而间接地控制电782
广西大学学报：自然科学版第37卷池以这个固定值功率输出。超级电容功率是通过控制其电流大小实现的。
4.3驱动模块
为了实现车辆刹车时动能回收再利用，本文在结合传统的电流滞环控制策略，提出了一种全新的电流滞环控制策略：控制其中两相电流方向相同的相电流，以间接控制第三相电流，最终达到将电流滞环控制运用到电机的回馈制动
。
图5电流滞环控制Fig.5Hysteresis current control 如图5所示，先将根据定子磁链划分6个扇区，在
每个扇区里，控制的两相电流也不同。方法是先根据扇
区及相关两相电流比较结果生成6路开关信号。若两
相电流小，
采用反接制动，利用电源电压提升电流；若两相电流大，采用回馈制动，利用电源电压降低电流。
传统的电流滞环控制策略是针对电机电动状态，逆
变器中功率管的导通或关断都没有为回馈电流回流到
电源搭建回路，所以此策略无法适用于电机的回馈制
动。本文所采用的电流滞环控制策略，为回馈电流搭建
了一条回流到电源的回路，
从而可适用于电机的回馈制动，但此方式同样也适用于电机电动状态。
4.4建模仿真及结果分析在Simulink 仿真环境下，作了循环工况测试，仿真
中所采用的循环工况是市区循环工况，
考虑到市区循环工况中的停车时间对系统仿真没有太大的影响，也为了节约时间，本文中采用循环工况是市区循环工况截去停车时间剩下的部分，循环时间为136s ，里
程为行驶路程为0.99km ，最高车速为50km /h ，平均车速为18.26km /h ，最大加速度为1.06m /s 2，最大
减速度为－0.83m /s ，无停靠。
以下是在循环工况下，各类参数的变化曲线。
①
直流侧和蓄电池电流曲线
图6直流侧与蓄电池电流曲线Fig.6Current curve of DC side and battery 在图6中：1为单独驱动模式，在此模式下蓄电池
输出电流与直流侧电流相等，表明超级电容处于关闭状
态，超级电容既不吸收电流也不输出电流；2为共同驱
动模式，
此时电机需求功率大，直流侧出现电流尖峰，为了防止大电流冲击蓄电池，
因此超级电容参与了电机驱动，从图中可知，此模式下直流侧电流大于蓄电池输出
电流，且蓄电池始终处于稳定的低电流放电状态；3为
预充电模式，此刻车辆匀速巡航，电机需求功率小，而超
级电容经过前一阶段放电，储存的电能不足，在此模式
下，蓄电池在驱动汽车的同时，向超级电容充电以补充超级电容的电能，从图中可知，在此阶段直流侧电流小于蓄电池输出电流，但蓄电池仍处于稳定的低电流放电
状态；4为再生制动模式，当车辆刹车时，电机开始回馈制动，一方面产生再生制动力与机械刹车部分共
同制动汽车，
另一方面，回收车辆动能并储存到超级电容中，从图中可知，在此阶段直流侧电流为负，表明动能正在回收，
而蓄电池电流为零，表明蓄电池不参与再生制动，由超级电容作为再生制动的储能容器。
②超级电容电流电压曲线
同样，图7中1、2、3、4四种模式分别为单独驱动模式、共同驱动模式、预充电模式、再生制动模式。
在单独驱动模式下，超级电容既不充电也不放电；在共同驱动模式下，超级电容释放电能，电流为正，端电压下降；在预充电模式和再生制动模式下，超级电容吸收电能，电流为负，端电压上升。
882
第2期盘朝奉等：复合电源电动汽车动力系统建模与仿真在整个循环工况中，超级电容的端电压的变化范围为［26.5V ，51.1V ］，换算成超级电容的SOC 是
［0.195，0.725］。
③仿真车速曲线
图8是系统模型行驶在仿真市区循环工况下所得到的车辆车速，车辆一共经历三次加速行驶阶段，四次匀速行驶阶段和四次减速刹车阶段，没有停车怠速阶段。整个工况仿真车速基本与截去停车怠速阶段的市区循环车速一致
。
图7超级电容电压和电流曲线Fig.7Voltage and current curve of ultra
capacitor 图8仿真车速Fig.8Simulation vehicle speed
④能量利用率计算
在一个完整的市区循环工况下，
为驱动汽车能量系统所消耗的能量为W t ，则W t 为逆变器直流侧正电流（直流侧电流为负时为再生制动阶段，不能计算到W t ）与电池电压对时间的积分，设直流侧正电流
为i +（t ）。可得：
W t =∫136
i
+（t ）U b d t =228090J ，（3）式中，U b 为电池的端电压，在这里，假设电池端电压波动可以忽略不计。蓄电池所消耗的电能为W b ，蓄电池电流为i b （t ），所以电池所消耗的电能为：
W b =∫1360i b （t ）U b
d t =207800J 。（4）
假设超级电容初始电压为U c ，最终电压为U'c ，则整个循环工况下超级电容回收的电能W c 为：
W c =12CU'c 2－12
CU 2c =13559J 。（5）所以采用基于超级电容—蓄电池的能量管理系统后能量利用率提高了
η=W t W b －W c
?100%－100%=17%。（6）因此，储能系统能量利用率提高了17%，从另一个角度说明汽车的续驶里程可以延长17%。
5结论
综合本文所进行的研究，得出以下结论：其一、仿真车速符合循环工况要求，逆变器直流侧电流曲线
与车辆的功率需求对应的电流变化曲线基本一致，
由此表明由蓄电池和超级电容构成的储能系统满足了车辆动力性要求；其二、蓄电池基本上处于低电流放电的状态，因此，能量管理系统在保证车辆动力性能的同时，也确保了蓄电池始终工作在最佳状态；其三、在车辆刹车制动时，超级电容存储的能量有明显
增加，
这表明能量管理系统提高了能量利用率，能延长纯电动汽车的续驶里程。因此，采用了能量管理技术的超级电容—蓄电池储能系统与单一蓄电池构成的储能系统相比，具有高功率密度、高能量密度等突出优点。
9
82
092
广西大学学报：自然科学版第37卷参考文献：
［1］中华人民共和国科学技术部.国家高技术研究发展计划（863计划）现代交通技术领域电动汽车关键技术与系统集成（一期）重大项目课题申请指南［R/OL］．北京：中华人民共和国科学技术部，2010［2012-1-28］．http：//www．most．gov．cn/tztg/201010/P020101028623871204363．pdf．
［2］BURKE A F.Cost-Effective Combinations of Ultracapacitors and Batteries for Vehicle Applications［C］//Proceedings of the Second International Advanced Battery https://www.360docs.net/doc/dc6765193.html,s Vegas，Nevada：UC Davis Institute of Transportation Studies，2002．［3］BURKE A F.Ultracapacitors：why，how，and where is the technology［J］．Journal of Power Sources，2000，91（1）：37-50．［4］石庆升，张承慧，崔纳新.新型双能量源纯电动汽车能量管理问题的优化控制［J］．电工技术学报，2008，23（8）：137-142．
［5］SHARMA P，BHATTI T S.A review on electrochemical double-layer capacitors［J］．Energy Conversion and Management，2010，51（12）：2901-2912．
［6］MARIE-FRANCOISE J N，GUALOUS H，OUTBIB R，et al.42V power net with supercapacitor and battery for automotive applications［J］．Journal of Power Sources，2005，143（1-2）：275-283．
［7］KUPERMAN A，AHARON I.Battery-ultracapacitor hybrids for pulsed current loads：A review［J］．Renewable and Sus-tainable Energy Reviews，2011，15（2）：981-992．
［8］LAM L T，LOUEY R.Development of ultra-battery for hybrid-electric vehicle applications［J］．Journal of Power Sources，2006，158（2）：1140-1148．
［9］THOUNTHONG P，CHUNKAG V，SETHAKUL P，et https://www.360docs.net/doc/dc6765193.html,parative study of fuel-cell vehicle hybridization with battery or supercapacitor storage device［J］．IEEE Transactions on Vehicular Technology，2009，58（8）：3892-3904．
［10］ZUBIETA L，BONERT R.Characterization of double-layer capacitors for power electronics applications［J］．IEEE Trans-actions on Industry Applications，2000，36（1）：199-205．
［11］CHAN C C.The state of the art of electric and hybrid vehicles［J］．Proceedings of the IEEE，2002，90（2）：247-275．［12］张毅，杨林，卓斌，等.燃料电池汽车动力蓄电池管理系统硬件在环仿真应用［J］．广西大学学报：自然科学版，2006，31（4）：292-296．
［13］DI NAPOLI A，CRESCIMBINI F，SOLERO L，et al．Multiple-input DC-DC power converter for power-flow management in hybrid vehicles［C］//IEEE Industry Applications Society37th annual meeting，Omni William Penn Hotel，Pittsburgh，PA：IEEE，2002：1578-1585．
［14］ANDERSSON T，GROOT J．Alternative energy storage system for hybrid electric vehicles［D］．Goteborg，Sweden：Chalm-ers University of Technology，2003．
［15］SCHUPBACH R M，BALDA J C，ZOLOT M，et al．Design methodology of a combined battery-ultra capacitor energy stor-age unit for vehicle power managemen［C］//Proceedings of IEEE34th Power Electronics Specialist Conference．Acapulco，Mexico：IEEE，2003：88-93．
［16］于远彬，王庆年.基于Advisor的仿真软件的二次开发及其在复合电源混合动力汽车上的应用［J］．吉林大学学报：工学版，2005，35（4）：353-357．
［17］卢兰光，何彬，欧阳明高.燃料电池城市客车能量分配算法研究［J］．机械工程学报，2005，41（12）：8-12．
［18］WIGHT G，JUNG D Y，GARABEDIAN H．On-road and dynamometer testing of a capacitor-equipped electric vehicle ［C/OL］//Proceedings of the19th Electric Vehicle Symposium．Busan，Korea：CD-ROM，2002［2012-02-15］．http：// www．nesscap．com/common/download．jsp？dir=support/papers＆sfn=AOPGNFIRSZLIWBZ．pdf．
［19］李军求，孙逢春，张承宁，等.纯电动大客车超级电容器参数匹配与实验［J］．电源技术，2004，28（8）：483-486，507．［20］王志福，陈伟，叶辉萍，等.加装超级电容纯电动汽车的性能分析［J］．机械工程学报，2005，41（12）：82-86．［21］白中浩，曹立波，杨健.纯电动汽车用动力电池性能评价方法研究［J］．湖南大学学报，2006，33（5）：48-51．［22］全国汽车标准化技术委员会.GB/T18386-2005电动汽车能量消耗量和续驶里程试验方法［S］．北京：中国标准出版社，2005．
［23］CIKANEK S R，BAILEY K E.Regenerative braking system for a hybrid electric vehicle［C］//Proceedings of the2002A-merican Control Conference．Anchorage：American Automatic Control Council，2002：3129-3134．
［24］GAO Yimin，CHU Liang，EHSANI M.Design and Control Principles of Hybrid Braking System for EV，HEV and FCV ［C］//Vehicle Power and Propulsion Conference．Arlington，Texas，USA：IEEE，2007：384-391．
（责任编辑梁健）
电动汽车充电技术国内外研究现况及发展趋势
电动汽车充电技术国内外研究现况及发展趋势 班级： 姓名： 学号：
摘要：对国内外电动汽车、电动汽车充电技术及规划布局等方面现状进行了研究，并对电动汽车充电需求进行了分析。介绍了国内外电动汽车充电设施的发展状况，对未来我国电动汽车发展前景进行了初步研究，提出积极推动电动汽车充电设施建设应是电网企业义不容辞的责任以及未来发展机遇。 关键词：电动汽车充电技术研究现状发展趋势 1.前言 电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，按照目前技术的发展方向或者车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。近年来，我国电动汽车行业取得了快速发展，攻克了一系列关键技术难题，在部分领域已实现了与日美欧等国同步发展。目前我国发展电动汽车已具有消费市场规模大、制造成本低、技术取得局部突破、资源保障能力强的四大优势。在技术突破和政策扶持的双重刺激下，我国电动汽车已处于市场引爆的临界点，预计未来两年电动汽车的市场规模和生产规模将迅速扩大，电动汽车将进入快速成长期。电动汽车充电设施是电动汽车产业链的重要组成部分，在电动汽车产业发展的同时还应该充分考虑充电设施的发展。 1 电动汽车充电的基本方式 目前常用的电动汽车充电方式有慢充、快充和快换三种： (1) 慢充方式。慢充一般以较小交流电流进行充电，充电时间通常为6～10 h，慢充方式一般利用晚间进行充电，充电时可以采用晚间低谷电价，有利于降低充电成本，但是难以满足使用者紧急或者长距离行驶需求。慢充一般采用单相220V/16A 交流电源，通过车载充电器对电动汽车进行充电，车载充电器可采用国标三口插座，基本不存在接口标准的问题。电动汽车慢充一般通过充电桩进行。 (2) 快充方式。快充又称应急充电，以较大直流电流在20 min 至1 h 内，为电动汽车提供短时充电服务，快充方式可以解决续航里程不足时电能补给问题，但是对电池寿命有影响，因电流较大，对技术、安全性要求也较高。快充的特点是高电压、大电流，充电时间短（约1 h）。目前，这种充电方式的充电插口的针脚定义、电压、电流值、控制协议等均没有国家标准，也没有国际标准，已投入使用的充电机和电动车电池充电插口均由各生产厂家自定，世界各国都在积极争夺标准的制订权，各大电动汽车厂家也纷纷抢先投放产品，抢占市场、提高占有率，试图使多数充电站不得不采用其充电设备，从而成为事实标准。快充方式主要在充电站中进行。 (3) 快换方式。快换则是通过直接更换车载电池的方式补充电能，换电时间与燃油汽车加油时间相近，大约需要5～10 min。快换方式最为便捷，但是需要电动汽车和车载电池实现标准化，而且快换过程中需要专业人员进行操作。快换可以在充电站也可在专用电池更换站完成。这种方式的优点是电动车电池不需现场充电，更换电池时间较短，但要求电池的外形、容量等参数完全统一，同时，还要求电动汽车的构造设计能满足更换电池的方便性、快捷性。 2 国外电动汽车充电设施发展状况
《电动汽车充电系统技术规范-第部分：充电站及充电桩设计规范》
《电动汽车充电系统技术规范- 第部分：充电站及充电桩设计规范》
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ICS 43.080 T 47 SZDB/Z |深圳市标准化指导性技术文件 SZDB /Z 29.2 —2015 代替SZDB/Z 29.2-2011 电动汽车充电系统技术规范 第2部分：充电站及充电桩设计规范 Technical specification of electric vehicle charging system Part 2: Code for desig n of EV charg ing stati on and charg ing point 送审稿 （本稿完成日期：） -XX- XX发布 XXXX XX- XX实施 深圳市市场监督管理局
前言.......................................................................................... n I 范围 . (1) 2规范性引用文件 (1) 3 术语和定义 (1) 4总则 (4) 5 充电站和充电桩 (4) 6 充电站和充电桩电气部分 (7) 7 电能质量的要求 (10) 8 电气照明 (12) 9 防雷、接地和检测 (13) 10 电气测量和计量 (14) II 监控系统 (15) 12 充电站安全防护 (15) 13 对其他专业的设计要求 (16) 附录A （规范性附录）谐波电流允许值的换算和公共连接点各用户谐波电流允许值计算...? (18) 附录B （规范性附录）环境噪声限值 (19) 附录C （资料性附录）充电站占地参考面积（以2台变压器、8个充电桩为例） (20) 附录D （资料性附录）充电站建设示意图 (21)
电动汽车中的电池能量管理系统
一、前言 电动汽车的应用有效地解决了能源和环境可持续发展的问题。电动汽车的应用前景广阔。但电动汽车尤其纯电动汽车的应用遇到了动力电池的难题，电池的问题体现在两个方面。其一是动力电池比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接影响电动汽车的初始成本； 其二是电池的性能差，使用寿命低影响电动汽车的使用成本。电动汽车用的电池使用中其性能发挥得如何，除与电池模块自身性能有关外，与其应用的电池能量管理系统的功能有着密切的关系，尤其是电池模块质量不太理想的条件下，应用功能完备的电池能量管理系统其作用就更加突出。借助电池能量管理系统的正常工作会使电池模块的性能得以充分发挥，减少电池模块故障，延长电池模块的使用寿命，增加电动汽车的使用安全感。因此，电动汽车电池能量管理系统的应用备受电动汽车设计者和使用者的重视。 二、电动汽车电池能量管理系统的功能电动汽车，尤其是纯电动汽车中的电池能量管理系统是该车的一种相当重要的技术措施，可以称为电动汽车电池的“保护神”，它起到了对电池性能的保护、防止个别电池的早期损坏、有利于电动汽车的运行，并具有各种警告功能等[1]。由于它参加电池箱内电池模块的监控工作使电动汽车的运行、充电等功能与电池的有关参数（电流、电压、内阻、容量）紧密相连和协调工作。它有计算，发出指令、执行指令和提出警告的功能。各种电池模块虽然有结构和性能上的差异，但它们都具备一些相同或相似的功能。典型的电池能量管理系统应具备如下功能： 2.1 对能量的检测功能 电动汽车在行车过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最终给出该电池箱内电池模块剩余的电池能量值，并通过剩余能量计将数据显示出来，使驾驶人员知道车辆的续驶里程,以便决定如何行驶.在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。 2.2 对电池工作状态的监测与控制功能 电池能量管理系统按电池箱内安装的传感器提供的信号对电池进行管理。一般情况下，电池箱内有温度传感器及电压、电流和内阻的测量值。由于温度的变化对其他参数都有影响，所以一般都以电池模块的温度来做为控制的指令信号，将测得的温度值与事先设定的温度值进行比较，决定对电池冷却与否。电动汽车能源是很宝贵的，应尽量采用节能元件，所以电池箱内的冷却风扇一般都是采用分级参与工作。这样能做到在保证电池性能的条件下尽量使用小排量的风扇。当第一级风扇工作后尚不能达到要求的温度时，第二级冷却风扇才参与工作，加强冷却。此时电池箱内的温度如果还不能达到要求的工作条件，温度继续升高已达到影响电池模块的正常工作条件，为保护电池模块不受损坏，能量管理系统会发出停止电池模块供电的指令，强行车辆停驶。当电池在充电状态下，能量管理系统会强令充电机停止充电而不损坏电池，由维修人员进行检测排除故障。 2.3 保证充电功能
燃料电池汽车的动力传动系统设计
燃料电池汽车的动力传动系统设计 1引言 燃料电池汽车是电动汽车的一种。 燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动 机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动 ，就可使车辆在路上行驶，燃料电池的能量转 换效率比内燃机要高 2-3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物 ，因此燃料电池车 辆是无污染汽车。随着对汽车燃油经济性和环保的要求 ，汽车动力系统将从现在以汽油等化 石燃料为主慢慢过渡到混合动力 ，最终将完全由清洁的燃料电池车替代。 近几年来，燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制 造厂，如丰田、本田、通用、戴姆勒-克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电 池汽车，并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略目标。 目前，燃料电池轿车的样车正在 进行试验，以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本 田的FCX Clarity 最高时速达到了 160 km/h[8];丰田燃料电池汽车 FCHV-adv 已经累计运行 了 360,000 km 的路试,能够在零下37度启动，一次加氢能够从大阪行驶到东京 （560公 里）。 在我国科技部的支持下，燃料电池汽车技术得到了迅速发展。 2007年，我国第四代燃料电池 轿车研制成功，该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km 。2008年,20燃料电池示范 汽车又 在北京奥运进行了示范运行。 2010年，包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有 196辆燃 料电池汽车在上海世博园区进行示范运行。 燃油绘济性 排放环保 l ;uel economic exhaust eih ironmen(al protection Internal combustion engine Shori peicxl Mid peitxl Long pei 电动汽车充电系统技术规范第1部分：通用要求 深圳市标准化指导性技术文件（SZDB/Z 29.1—2010） 1范围 SZDB/Z 29-2010的本部分规定了电动汽车配套充电设施、设备有关设计、功能、技术和电气安全防护等方面的通用要求。 本部分适用于深圳市电动汽车配套充电设施建设与改造。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 16895.21-2004建筑物电气装置 GB/T 17215.211-2006交流电测量设备 通用要求、试验和试验条件 GB 50057建筑物防雷设计规范 DL/T 620交流电器装置的过电保护和绝缘配合 DL/T 645-2007多功能电能表通信规约 DL 5027电力设备典型消防规程 JJG 842直流电能表检定规程 JB/T 9288外附分流器 3术语和定义 下列术语和定义适用于本规范。 3.1 电动汽车Electric Vehicle (EV) 用于在道路上使用，由电动机驱动的汽车，电动机的动力电源源于可充电电池或其他易携带能量存储的设备。不包括室内电动车、有轨及无轨电车和工业载重电动车等车辆。 3.2 充电 Charge 从外部电源供给蓄电池直流电，将电能以化学能的方式贮存起来的过程。 3.3 充电站EV Charging Station 具有特定控制功能和通信功能，将直流电能量传送到电动汽车上的设施总称。 车载充电机On-Board Charger 固定安装在电动汽车上的充电机。 3.5 非车载充电机Off-Board Charger 固定安装在电动汽车外，与交流电网连接，并为电动汽车动力电池提供直流电能的充电机。若无特别说明，本标准所指充电机为电动汽车非车载充电机。 3.6 充电站监控系统Charging Station Supervisor System 将充电站的充电机、配电设备、谐波监测、视频监视、火灾报警及站内其他设备的状态信息、参数配置信息、充电过程实时信息等进行集成，实现站内设备监视、保护、控制和管理的系统。 3.7 交流充电桩AC Charging Point 固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车车载充电机提供交流电源的供电装置。 3.8 直流充电桩DC Charging Point 固定安装在电动汽车外、与交流电网连接，为电动汽车动力电池提供小功率直流电源的供电装置。 3.9 充电桩Charging Point 交流充电桩与直流充电桩的统称。 3.10 充电机效率Charging Efficiency 充电机的直流输出功率与交流输入有功功率之比。 3.11 充电区Charging Area 充电站内为电动汽车进行充电的停车区域。 3.12 配电站Distribution Station 在中低压配电网中，用于接受并分配电力、并将10（20）kV变换为380 V电压的供电设施的总称。 详解电动汽车传动系统原理、传动方式及拓扑构架设计 随着现代汽车电子技术的发展，新能源汽车、电动汽车的出现无疑给整个行业注入了一股新鲜而且充满挑战性的血液。凭借可以减少很多废弃物、有害气体的排放，对整个社会的生活环境都有很大的改善效果，得到社会及国家的高度的重视，具有很好的发展前景。下面我们就来从电动车的结构引入到电动汽车传动系统，并分析它的工作原理、传动方式、优势等，并简单的列举一些成功的应用案例。电动汽车和普通的汽车不同，它是用车载电源提供行驶的动力，用电机来驱动车轮的运动，而不是用点火装置来提供向前运动的力。我们知道，电动汽车主要是由电力驱动及控制系统、驱动力传动系统、工作装置等各个部分组成。它的工作原理是蓄电池中提供恒定的电流输出，这些恒定的电路通过电力调节器进行一次转换成可以驱动电动机的合适的电流和电压，从而可以驱动整个动力传动系统的正常运行，经过他们之间相互的作用最终给汽车提供可以运行的动力汽车可以正常的行驶。由此可见，电动汽车传动系统的有效性和安全性直接影响着整个系统的运行。电动汽车传动系统原理是直接将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴。汽车传动轴在采用电动轮驱动时，由于它是靠车载电源提供动力源驱动电动机因而可以实现带负载启动，无需离合器;也正是因为是车载电源可以提供恒定的电流，中间会有电路控制的环境来实现驱动电机的方向和转速的控制，所以不需要倒档和差速器。若采用无级调速，就可以实现自动控制，无需变速器。电动汽车传动系统的传动方式主要有三种：(1)电机+传动轴+后桥(2)电机+变速箱+后桥(3)电机+磁力变矩器+后桥以目前的变速箱技术成熟度而言，除了传统车的变速箱外还没有一款真正成熟的适用于电动汽车的产品，最可靠和适用的传动方式还是电机+传动轴+后桥的直驱方案。当然在具体的设计时，我们需要更具实际情况来设计，包括电机的位置、电源的位置、驱动负载的能力、行驶速度要求、稳定性等这些都需要综合的来考虑。了解车辆效率损失分配即从发动机输出的功率消耗在不同汽车部件上的量及比例。这对改善车辆总体的传动效能非常有用，以达到适当配置资源，改善性能的目的。各种损失，使用安装在车辆适当位置的传感器进行测定。电动汽车传动系统拓扑构架设计汽车动力传动系统采用传统的内燃机和电动机作为动力能源，通过混合使用热能和电能两套系统开动汽车。在低速小功率运行时可以关闭发动机，采用电动机驱动;而高速行驶时用内燃机驱动;通过发动机和电动机的协同工作模式，将车辆在制动时产生的能量转化为电能，并积蓄起来成为新的驱动力量.从而在不同工况下都能达到高效率。一般上有串联式、并联式、混联式和复合式4种布置形式。(1)串联式—下图中采用的电力电子装置只有电机控制器,电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口，属于串联式，车辆的驱动力只来源于电动机。 (2)并联式—下图中是典型的并联式动力系统结构，通常在电池和电机控制器之间安装了一个DC/DC变换器,电池的端电压通过DC/DC变换器的升压或降压来与系统直流母线的电压等级进行匹配。车辆的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给。(3)混联式----采用四轮驱动、前后轮分别与不同的驱动系相连，后轮驱动有发动机、后置电机、发电机、变速器等组成，前轮驱动由前置电机、发电机组成。由于它使用不同的驱动方式，所以整个电动汽车传动系统既分离又相关联，可以更好的控制。下图就是一个简单的混联式的拓扑构架。同时具有串联式、并联式驱动方式。(4)复合式---改结构主要集中于双轴混合动力系统中，前轴和后轴独立驱动，前轮和后轮之间没有任何驱动抽或转电力主动型的设计，这种独立的驱动，让传动系统各个部件在运行过程中相互独立控制，因此可以有更好的传输能力。要让整个系统可以更好的运行，除了结构设计方面需要注意之外，还有一个就是电动汽车传动系统的参数设计也需要合理的匹配，这些参数对传动结构的性能影响也是很大的。这一方面的知识，小编在这边文章就不具体介绍了。总结能源问题和环境污染问题是现在社会日益突出的问题，深受国家的重视。因此寻找新能源汽车可以减少废气排放，让能源可以更好的利用在汽车电子设计行业是当务之急。电动汽车正是因为具有上面 第一章绪论 1.1 课题的目的意义： 1.1.1 纯电动汽车的背景 当前，我国电动汽车发展已经进入关键时期，既面临重大的发展机遇，也面临着严峻的挑战。我国电动汽车发展中还存在很多需要解决的问题，如核心技术还不具备竞争力，企业投入不足，政府的统筹协调能力还没有充分发挥等。总体上看来，我国电动汽车产业，起步不晚，发展不慢，但是由于传统汽车及相关产业基础相对薄弱、投入不足，差距仍然存在，中高端技术竞争压力越来越大，因此，必须加大攻坚力度，推动我国汽车产业向创新驱动转型，提高核心技术竞争力，确保我国汽车行业的可持续发展。 纯电动汽车使用电动机作为传动系统的动力源，缓解了能源紧缺的压力，实现了人们长期以来对汽车零尾气排放的期盼，传动系统作为汽车的核心组成部分，其技术创新是纯电动汽车发展的必经之路。 1.1.2 纯电动汽车的意义 近年来，关于纯电动汽车的研究主要集中在能量存储系统、电驱动系统和控制策略的开发研究三方面。 能量存储系统相当于纯电动汽车的发动机，是纯电动汽车电动机所需电能的提供者。目前，铅酸蓄电池是使用最为广泛的，但其充电速度较慢，使用寿命短，节能环保差。随着电动汽车技术的发展，其他电池正在渐渐取代着铅酸蓄电池。目前发展的新电源有纳硫电池、锂电池、镍镉电池、飞轮电池、燃料电池等，尽管这些新电源投入应用，但是短时间内还是无法解决纯电动汽车电源充电缓慢，电量存储低续航里程短的问题。 纯电动汽车整车控制策略的开发研究一直在紧锣密鼓的进行着，整车控制系统是纯电动汽车实现整车控制和管理的关键，是实现和提高整车控制功能和性能水平的一个重要技术保证。其核心技术主要体现在整车控制软件的架构设计、转矩控制策略以及对整车和各系统得能量管理上。尽管控制策略的开发研究一直没有间断，但是，系统开发较为复杂，进度较慢。 电动汽车充电控制系统设计 摘要 在中国电动汽车充电站的发展是必然的，抢占先机也是企业的制胜之道。在目前的情况下，国家虽有大力倡导，各企业又蠢蠢欲动，但电动汽车走入寻常百姓家不是短期内容易做到的。国家政策可以给（购车补偿、上路等），而电动汽车充电站网则无法短期建，主要原因是给电动汽车快速充电需要瞬时强大的功率电力，常规电网无法满足，必须要建专用充电网络，这涉及整个国家电网改造，国家电网大改造不是小事，耗资巨大，从讨论、立项到成网，非一朝一夕能实现。现在能较好的解决快速充电问题的方案是-换电站-利用给汽车更换电池的方法代替漫长的充电过程。一辆汽车需要配备两块电池，当一块电池用完后自动切换到另一块，此时可到换电站将用完的电池换下，装上满电的电池。而换下的电池由电站统一充电和维护，前提是充电站要有相当数量的备用电池。这个方法优点是快速，用户换完电池就可以上路，比加油都快。用这种方法再加上停车场充电桩等辅助手段，相信电动汽车的普及就近在眼前。 关键词：电动汽车电站电池充电站 The design of control system of electric vehicle charging absraote Pneumatic manipulator is a automated devices that can mimic the human hand and arm movements to do something，aslo can according to a fixed procedure to moving objects or control tools. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic energy sectors. This article is mainly of the pneumatic manipulator the overall design, and pneumatic design.This mechanism of manipulator includes cylinders and claws and connectors parts, it can move according to the due track on the movement of grabbing, carrying and unloading.The pneumatic part of the design is primarily to choose the right valves and design a reasonable pneumatic control loop, by controlling and regulating pressure, flow and direction of the compressed air to make it get the necessary strength, speed and changed the direction of movement in the prescribed procedure work. It can replace the heavy labor in order to achieve the production mechanization and automation, and can work in dangerous working environments to protect the personal safety, Therefore widely used in machine building, metallurgy, electronics, light industry and atomic .The principle, technical pare-maters, transmiting system and main parts structure of mincing ma-chine were introduced. The productingcapacity was analysed.Keywords Mincing machine Holds plate Cutting blade Transfer auger. This paper discusses the meat processing machinery - crusher working principle, main technical parameters, transmission system, the typical parts of the structure design and production capacity analysis. Small twisted paper broken machine for ordinary home, not only can be used for minced meat, can also be used with crushed peanuts, crushed ice, spices and other food, small power requirements, powered by the motor drive, reasonable structure design, can meet the family kitchen generally meat food consisting mainly of minced required. Key word: pneumatic manipulator；cylinder；pneumatic loop；Four degrees of freedom. 摘要：经过半个多世纪的发展，仿真技术已经成为对人类社会发展进步具有重要影响的一门综合性学科。本文对建模与仿真技术发展趋势作了比较全面的分析。仿真建模方法更加丰富，更加需要仿真建模具有互操作性和可重用性，仿真建模与可信度评估成为仿真建模发展的重要支柱；仿真体系结构逐渐形成标准，仿真系统层次化、网络化已成为现实，仿真网格将是下一个重要发展方向；仿真应用领域更加丰富，向复杂系统领域发展，并将更将贴近人们的生活。 经过半个多世纪的发展，仿真技术已经成为人类社会发展进步具有重要影响的一门综合性学科。仿真技术的领域不在局限于某些尖端学科技术研究领域，而成为一项被众多学科领域广泛采用的通用型技术。半个世纪以来，仿真救赎一方面始终是建模技术、计算技术和其他信息技术最先的应用者，另一方面是对计算技术和网络技术等的发展不断提出新的挑战。 在我国建模与仿真方法是随着应用需求的发展不断的进步，近十年来仿真技术发展是沿着以应用需求牵引建模与仿真系统开发、以建模与仿真系统带动建模与仿真技术突破、以建模与仿真技术促进建模与仿真系统发展、将建模与仿真系统又服务于应用良性循环的道路向前发展。 仿真技术研究人员一方面不断地扩展仿真应用领域，另一方面，其他领域研究的丰富成果与不断促使仿真技术人员从新的角度、新的高度、新的广度认识建模与仿真。在近半个世纪的积累和近十年的快速发展的基础上，建模与仿真技术已经成为以相似原理、模型理论、系统技术、信息技术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础，以计算机系统、与应用相关的物理效应设备及仿真器为工具，利用模型对已有的或设想的系统进行研究、分析、实验与运行的一门综合性技术。 仿真建模的发展 仿真是基于建模的活动，模型建立、实现、验证、应用是仿真过程不变的主题。随着时代的发展，仿真模型包含的内容大大扩展，建模方法日益多样，模型交互性和重要性变的越来越重要，模型的校核与验证的成功为仿真中必要步骤。 -----------------------------------系统仿真学报杨明张冰王子才哈尔滨工业大学，哈尔滨150001 基本概念 系统：按照某些规律结合起来，互相作用、互相依存的所有实体的集合或总和。模型：从特定应用角度，表达对象系统特征与特性的形式。仿真：用物理模型或数学模型代替实际系统进行实验和研究。 对象系统：仿真、分析与研究的对象。仿真系统：实施仿真的系统。 仿真分类： 电动汽车运营管理 系统 1 2020年4月19日 电动汽车运营管理系统 电动汽车辅助管理系统综合利用传感网、智能标签、全球定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、无线宽带移动通信等先进技术，实现对电动汽车、动力电池、充电设施网络等资产的在线监控和全寿命周期管理，提升电动汽车运营管理的智能化水平，优化资源配置。 1、功能简介 电动汽车智能交互终端：集成GPS、GPRS、GIS等技术，与电动汽车BMS交互，采集和展示电动汽车实时状态信息，并应用移动通信技术实时与后台交互，提供出行安全保障、实时自主导航、充电预约与信息交互等功能。 充电网络辅助管理：服务于电网公司内部信息化管理，基于自主知识产权的EPGIS平台，图形可视化展示充电网络运营状态，并根据电网SCADA有效进行充电网络节点运营分析，为充电设施统一建设、管理提供决策支撑。 中国电动汽车网：基于充换电网络特色信息资源，结合空间信息服务技术优势，整合电动汽车行业信息，灵活定制应用服务，提供多样化充电网络内容服务与会员特色服务，形成公众门户服务平台。 充电网络现场管理：充电网络现场管理经过智能巡检系统来实现，充电网络智能巡检系统主要采用GPS、RFID等多种识别技术，依托智能终端移动GIS平台、轻量级数据库，实现对充电网络设备巡检现场工作信息化、可控化、标准化的管理。 2、产品特点 1.充分应用面向电动汽车、电池、充电网络等资产管理的智能标识与信息感知技术； 2.实现电动汽车、电池、充电网络之间的信息互联与互动； 3.提供面向不同用户的多样化信息内容服务。 运营检测分析 3 2020年4月19日 电动汽车动力传动系的结构与工作原理 摘要：能源危机已经逐渐成为世界面临的最重大问题之一。电动汽车的发展应运而生。电动汽车的动 力传动系统又是其核心技术，本文主要对电动汽车中的蓄电池，电动机以及控制器的结构和工作原理进行 了阐述。 关键词:电动汽车蓄电池电动机控制器 The Works And Structure Of Power Transmission For Electric Vehicle LIU Xue Lai ( School of Automobile and Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, Jiangsu, China) Abstract: Energy crisis has become one of the most important issues which all the people have to face. Due to this problem, the development of electric vehicle comes into being. Power transmission is the core technology for electric vehicle. The article mainly makes a set about the works and structure of electric vehicle’s storage battery, electric motor and motor controller. Keyword: Electric Vehicle Storage Battery Electric Motor Motor Controller 前言 能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车产业面临的共同挑战，各国政府及其产业界积极应对，纷纷提出各自发展战略，新能源汽车已经成为21世纪汽车工业的发展热点。我国是一个能源短缺的国家，尤为重视新能源汽车的研发。其中，纯电动汽车是新能源汽车的重中之重。纯电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆。通常地，容量型驱动力电池即可满足实用要求。纯电动汽车的特点是结构相对简单，生产工艺相对成熟，缺点是充电速度慢，续驶里程短。因此适合与行驶路线相对固定，有条件进行较长时间充电的车辆。 1.概述 1.1 动力传动系统 动力传动系统是电动汽车最主要的系统，电动汽车运行性能的好坏主要是由其动力传动系统的性能决定的。电动汽车动力传动系统由蓄电池、控制器、电动机、变速器、主减速器、等组成。电机控制器接受从加速踏板（相当于内燃机汽车的油门）、刹车踏板和PRND（停车、倒车、空档、前进）控制按键的输出信号，控制电动机的旋转，通过减速器、传动轴、差速器、半轴等机械传动装置驱动车轮旋转。车辆减速时，电机对车辆前进起制动作用，这时电机处于发电机制动的运动状态，给蓄电池充电，也就是所谓的再生制动。电动汽车的再生制动功能是非常重要的，根据对电动汽车的实际运行测试结果表明，再生制动给作为储能动力源的蓄电池补充的能量，能是电动汽车一次充电之后行驶里程增加。动力传动系统的构成框图如1.1所示。 （1）满足《国家电网公司电动汽车充电设施建设指导意见》、《电动汽车充电设施建设典型设计》中对交流充电装置技术指标的要求； （2）交流充电桩采用单桩单充式结构，每个充电接口提供AC220V/7kW的交流供电能力； （3）具备对充电桩运行状态的综合测控保护能力如运行状态监测、故障状态监测、充电计量和充电过程的联动控制、短路保护、过流保护等； （4）设置指示灯、数码管显示器或触摸屏，显示运行状态； （5）设置急停开关、操作按键等必需的操作接口； （6）预留交流三相四线电子式多功能电能表的表位，进行交流充电计量； （7）设置刷卡机，支持IC卡付费方式，并配置打印机，提供票据打印功能； （8）具备过/欠压报警、充电接口的连接状态判断、联锁等功能； （9）提供完善的通讯功能，采用GPRS及以太网接口，可根据需要上传交流充电桩的运行状态参数，接受远程控制命令。 应遵循的主要标准 电动汽车技术标准： GB/T 18487.1-2001《电动车辆传导充电系统一般要求》 GB/T 18487.2-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流电源的连接要求》 GB/T 18487.3-2001《电动车辆传导充电系统电动车辆与交流/直流充电机（站）》 GB/T 20234-2006《电动汽车传导充电用插头、插座、车辆耦合器和车辆插孔通用要求》 电气技术标准： GB/T 17215.322-2008《静止式有功电能表 0.2S 级和 0.5S 级》 GB 17625.2-2007《电磁兼容限值对每相额定电流≤16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化、电压波动和闪烁的限制》 GB 17625.3-2000《电磁兼容限值对额定电流大于16A的设备在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁的限制》 DL/T 620-1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 DL/T 621-1997《交流电气装置的接地》 GJB 3855-1999《智能充电机通用规范》 国家电网公司标准： Q/GDW 399-2009《电动汽车交流供电装置电气接口规范》 Q/GDW 400-2009《电动汽车充放电计费装置技术规范》 特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析 1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。 Simulink仿真 根据以上的分析论证，将已求得的个函数参数带入动态结构图中，初步得到图3动态结构图。 图3 根据理论得到的各参数设计后可得到理论设计条件下输出转速曲线图4。 图4 可以清楚地看出，输出转速有很大的超调最大可达84.1%，调整时长为2.65s 之久，这是我们所不能接受的。 速度调节器的设计参数与实际调试结果相差比较大，使系统对负载扰动引起的动态速降（升）缺乏有效的抑制能力，存在起动和制动过程中超调量大，突加（减）负载时，动态速降（升）大等缺点。 所以，我们对ACR和ASR的参数进行整定，特别是速度控制器的参数。我们就对其作出了适当的调整，将速度控制器的传递函数改成，将电流调节器的传递函数改为。当然，这是需要时间和经验的。 校正后的动态结构图如图5所示 图5 校正后的输出转速曲线如图6所示 图六 电流环跟随性能仿真实验 如上文所述：电流环的作用就是保持电枢电流在动态过程中不超过允许值，在突加控制作用时不希望有超调，或者超调量越小越好。这就需要我们对电流环的跟随性能加以分析。将电流环从系统中分离出来（将电枢电压对电流环影响看成是扰动）。电流环模型如图7所示： 图7 通过如下命令可以得到电流环的bode图和nyquist图以及电流环的单位阶跃响应。 [num,den]=linmod('current_loop') sys=tf(num,den) figure(1) margin(sys) [mag,phase,w]=bode(sys); [gm,pm,wcg,wcp]=margin(mag,phase,w) Figure(2) Nyquist(sys) Figure(3) Step(sys) 我们还可以得到以下的数据: gm = 4.2925 pm =47.7281 wcg =345.3056 cp =164.6317 剪切频率ωc=164.6317rad/s；相角相对裕度δ=47.7281°；-∏穿越频率ω g=345.3056rad/s 幅值相对裕度Lh=20lg（4.2925）=12.65dB 电动汽车充电桩系统 1. 方案背景 1、行业背景 我国政府顺应时代发展，超常规地、大力发展电动汽车产业，由此带动了新能源电动汽车充电桩项目的蓬勃兴起，在国内各地电动汽车充电站纷纷涌现！ 充电桩是电动力车的电站，其功能类似于加油站里面的加油机。每个充电桩都装有充电插头，充电桩可以根据不同的电压等级，为各种型号的电动车充电。电动汽车充电桩采用的是交、直流供电方式，需要特制的充电卡刷卡使用，充电桩显示屏能显示充电量、费用、充电时间等数据。充电桩作为加油站、小区电动汽车充电状态的人机交互产品。可实现计时充电和计电度量充电。卡内预先充值，每次充电后根据电度数自动从卡中减去，并打印出票据。 本方案描述的是EPC-9200工控主板在电动汽车充电桩系统中的应用。厂商采用我司的方案能快速地实现充电桩的组装，迅速占领市场。 图1.1 充电桩 2、充电桩系统需求 支持本地显示、触摸屏输入及按键输入； 用户通过非接触式 IC 卡刷卡充电； 通过显示屏能够进行充电方式选择、充电状态显示、充电计费查询、消费金额显示及余额查询； 根据用户选择的充电方式控制充电机对汽车电池充电； 支持消费单据打印； 能够监测汽车电池的电压、电流、温度； 支持外接电度表； 支持语音提示； 通过红外对充电桩上参数进行配置，以及数据查询； 能够通过 CAN、以太网或 GPRS 进行数据传输； 本地大数据量存储（图片、广告、充电记录等）； 支持远程升级应用程序； 显示屏支持 10.4 寸。 2. 方案概述 充电桩内部设备较多，且大部分是RS-232接口，如果每一个设备都使用一条电缆接到工控主板上，则会使内部电路相当复杂，可靠性和电磁兼容性也会大打折扣。采用CAN总线通信，可以降低信号线复杂度，还可方便扩展更多设备。使用广州致远电子股份有限公司的EPC-9200产品方案如下图2.1所示。 基于某款纯电动汽车动力系统计算与仿真分析 摘要动力系统参数的选择与匹配对电动汽车的动 力性和经济性会产生很大的影响。文章在理论计算和系统分析的基础上，对电机、电池以及传动系传动比进行了参数匹配，分析了纯电动汽车动力系统参数的选择对电动汽车性能的影响。GT-suite 仿真结果表明，所选动力总成部件与整车匹配后能够满足纯电动轿车动力性的要求。为纯电动汽车动力系统参数选择与匹配提供了参考。 关键词电动汽车动力系统参数匹配动力性仿真 中图分类号：U463. 23 文献标识码：A 电动汽车是解决当前能源短缺和环境污染问题可行的 技术之一。电动汽车是由车载动力电池作为能量源的零排放汽车。近些年来，电动汽车的研制热潮在全世界范围内兴起，尤其是在我国，逐步向小批量商业化生产的方向发展。电动汽车技术的发展依赖于多学科技术的进步，尤其需要解决的问题是进一步提高动力性能，增加续驶里程，降低成本。考虑开发经费和开发周期，建立计算机仿真模型对电动汽车的性能进行仿真分析是很有意义的。 1电动汽车动力系统参数要求电动汽车的动力性主要取决于动力及传动系统参数匹配，包括动力电池、驱动电机及传动系统控制器等部 件。 根据设计要求，本电动汽车设计参数为：最高车速 150km/h，最大爬坡度》30%，续驶里程》180km。0100km/h 的时间为： < 15s。相关的车辆参数为：汽车整备质量: 1600kg ;迎风面积：2.19m2;长？卓？赘呤滴？631?? 790?? 470 m m ；轴距为：2650；滚动阻力为：0.0015；风阻系数： 0.296 。 2电机参数匹配电机作为电动汽车主要动力源，电机的匹配对电动汽车电动汽车充电系统技术规范第1部分通用要求
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