電池SOC的案例
基于Comsol的超聲探測(cè)鋰電池SOC狀態(tài)仿真分析
的縮寫，電池的SoC對(duì)于電池的管理十分重要，可以指導(dǎo)電池的充放電，防止發(fā)生過(guò)充過(guò)放，延緩電池的衰降。
MATLAB基于卡爾曼濾波的鋰蓄電池SOC設(shè)計(jì)
來(lái)源： 電力MATLAB
用自適應(yīng)卡爾曼濾波方法，基于鋰離子動(dòng)力電池等效電路模型，在未知干擾噪聲環(huán)境下，在線估計(jì)電動(dòng)汽車鋰離子動(dòng)力電池荷電狀態(tài)（SOC）。
相比于其它電池模型，等效電路模型可以更直觀地表現(xiàn)輸入與輸出，即電流與電壓間的關(guān)系，易于用數(shù)學(xué)解析式表達(dá)，便于電池分析及模型參數(shù)辨識(shí)。
采用基本卡爾曼濾波和擴(kuò)展卡爾曼濾波方法估計(jì)電池SOC時(shí)，?一般假定噪聲為零均值白噪聲，且噪聲方差已知。在噪聲確定的情況下，基本卡爾曼濾波和擴(kuò)展卡爾曼濾波方法的估計(jì)效果很好，但實(shí)際上白噪聲不存在。
燃料電池汽車整車控制策略設(shè)計(jì)
此燃料電池車工作狀態(tài)有如下幾種工況：
◆汽車起步:由于燃料電池從啟動(dòng)到對(duì)外做功，需要一些必要的準(zhǔn)備，這時(shí)由動(dòng)力電池給燃料電池系統(tǒng)提供啟動(dòng)電源；車輛純電行駛，同時(shí)當(dāng)動(dòng)力蓄電池SOC較高時(shí)，純電動(dòng)行駛。
◆輕載工況：若蓄電池SOC過(guò)低時(shí)，則燃料電池必須啟動(dòng)，燃料電池單獨(dú)提供能量驅(qū)動(dòng)車輛行駛同時(shí)給蓄電池充電。此時(shí)燃料電池的輸出功率等于負(fù)載功率和動(dòng)力電池充電功率之和。若蓄電池SOC在正常范圍，則盡量讓燃料電池工作在高效點(diǎn)，不足和多余部分由蓄電池補(bǔ)充或吸收。
◆重載工況：燃料電池高效工作點(diǎn)的輸出功率無(wú)法滿足整車動(dòng)力性要求，這時(shí)必須請(qǐng)求增大燃料電池的功率輸出來(lái)跟隨功率變化。
只要蓄電池SOC沒有達(dá)到上限，燃料電池除了滿足需求功率，還要給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池SOC低于下限時(shí)，燃料電池工作在最大功率點(diǎn)附近，給蓄電池供電，以保護(hù)蓄電池。
蓄電池SOC在正常范圍時(shí)，燃料電池則在提供需求功率的同時(shí)以恒定功率給它充電。如果燃料電池峰值功率無(wú)法滿足功率需求，則讓蓄電池補(bǔ)充燃料電池峰值功率的不足。這時(shí)，蓄電池起到了覆蓋功率波動(dòng)，提高峰值功率和改善瞬態(tài)輸出特性的作用。
◆汽車制動(dòng):要求動(dòng)力電池盡量吸收全部的再生回饋電能，不考慮再生制動(dòng)對(duì)制動(dòng)性能及車輛穩(wěn)定性的影響。只有當(dāng)再生制動(dòng)已達(dá)到最大制動(dòng)能力但還不能滿足制動(dòng)要求時(shí)，機(jī)械制動(dòng)才起作用。
◆怠速充電：當(dāng)車輛怠速時(shí)，如果動(dòng)力電池SOC過(guò)低，則用燃料電池給動(dòng)力電池充電。在燃料電池系統(tǒng)工作時(shí)，其輸出功率一般不宜太大或太小，以保證燃料電池系統(tǒng)在高效率區(qū)工作，同時(shí)，燃料電池系統(tǒng)輸出功率的變化速率也不宜太大。
4整車控制策略的試驗(yàn)驗(yàn)證
為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的控制策略的正確性，將其進(jìn)行實(shí)車驗(yàn)證，如圖3。
展開 新能源汽車的電池管理系統(tǒng)里，最核心的技術(shù)的是什么？
電池荷電狀態(tài) SOC
電池管理系統(tǒng)中的電池 SOC 至關(guān)重要，它是衡量電池的重要性能指標(biāo)。通過(guò)動(dòng)力電池 SOC 進(jìn)行準(zhǔn)確的估計(jì)，可以有利于提高電池組的安全性 / 整車性能 / 防止過(guò)充過(guò)放 / 延長(zhǎng)使用壽命。
電池 SOC 估算策略
目前常用的純電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池 SOC 常用卡爾曼濾波法
對(duì)其電量估算。
卡爾曼濾波法
卡爾曼濾波算法
的基本思想是分別建立有效信號(hào)與高斯白噪聲的狀態(tài)空間模型，利用現(xiàn)時(shí)刻的觀測(cè)值和前一時(shí)刻的估計(jì)值，來(lái)更新對(duì)所需狀態(tài)變量的估計(jì)?？柭鼮V波法估算電池荷電狀態(tài) SOC 時(shí)，將 SOC 參數(shù)看做是電池內(nèi)部的狀態(tài)變量，基于遞推算法
實(shí)現(xiàn)其最小均方差值的估算。該方法在理論上對(duì)于 SOC 初始值存在較好的修正能力，且能保持較高的精確度，但不足之處在于過(guò)于依賴電池模型的準(zhǔn)確性，此外卡爾曼濾波算法計(jì)算量較大，對(duì)處理器的性能有一定要求
電池SOC 的因素因素
鋰電池的實(shí)際容量會(huì)受到環(huán)境溫度、放電電流（放電倍率）、自放電及電池老化等因素的影響，在估算動(dòng)力電池的 SOC 時(shí)，這些因素必須考慮到，才能得到更為精確的估算結(jié)果。
1）溫度：溫度對(duì)電池性能的影響非常大。當(dāng)溫度較高時(shí)正負(fù)電極材料活性高，電解液電遷移率很大，其有利于化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，電化學(xué)反應(yīng)速率
快，使電池能釋放出更多的電量，當(dāng)然溫度過(guò)高時(shí)鋰電池易起火或是爆炸，會(huì)造成安全問題；溫度低時(shí)電化學(xué)反應(yīng)相對(duì)放慢，電池釋放的電量減少。SOC 的估算精確度因會(huì)受到溫度影響，則要求在計(jì)算中進(jìn)行修正。
2）充放電電流：電池放電電流的大小會(huì)影響電池的實(shí)際放電容量，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，在其他影響因素相同的情況下，電池以不同的電流放電，但放出的電量會(huì)不同。放電電流小的電池可放出更多電量。
展開 
純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)選型匹配與仿真
（1）40km/h等速工況下的百公里能耗和續(xù)駛里程分析
圖5反映了在40km/h等速行駛工況下電池SOC值與行駛距離的關(guān)系。經(jīng)計(jì)算，在動(dòng)力電池組放電深度為85%的條件下，40km/h等速工況百公里能耗為54.61kwh/100km，續(xù)駛里程值大于設(shè)計(jì)的目標(biāo)值160km，滿足設(shè)計(jì)要求。
圖5 40km/h等速行駛工況下電池SOC值與行駛距離的關(guān)系圖
（2）CCBC工況能耗分析
中國(guó)典型城市公交循環(huán)即CCBC工況對(duì)于城市客車的能耗分析具有深刻意義，其車速和時(shí)間關(guān)系如圖所示。
圖6 CCBC行駛工況
一個(gè)CCBC行駛工況的總時(shí)間為1314s，運(yùn)行距離5.8km。在一個(gè)行駛工況時(shí)間內(nèi)，電池的SOC值及消耗電量如下圖7-8所示。
圖7 CCBC行駛工況下電池SOC值變化圖
圖8 CCBC行駛工況下能耗值變化圖
圖9 多個(gè)CCBC行駛工況循環(huán)下能耗與電池SOC值變化圖
圖9為多個(gè)CCBC行駛工況循環(huán)下，電池SOC值變化量、距離和能耗的關(guān)系圖。經(jīng)綜合計(jì)算，CCBC工況下的百公里能耗為73.83 kwh/100km，能耗小于要求的81 kwh/ 100km，續(xù)駛里程達(dá)到123km，符合設(shè)計(jì)要求。
3 仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析
為了驗(yàn)證動(dòng)力總成系統(tǒng)參數(shù)匹配的正確性及仿真模型的合理性，對(duì)純電動(dòng)汽車進(jìn)行了動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)。將樣車的實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如表4及表5所示。
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（1）40km/h等速工況下的百公里能耗和續(xù)駛里程分析
圖5反映了在40km/h等速行駛工況下電池SOC值與行駛距離的關(guān)系。經(jīng)計(jì)算，在動(dòng)力電池組放電深度為85%的條件下，40km/h等速工況百公里能耗為54.61kwh/100km，續(xù)駛里程值大于設(shè)計(jì)的目標(biāo)值160km，滿足設(shè)計(jì)要求。
圖5 40km/h等速行駛工況下電池SOC值與行駛距離的關(guān)系圖
（2）CCBC工況能耗分析
中國(guó)典型城市公交循環(huán)即CCBC工況對(duì)于城市客車的能耗分析具有深刻意義，其車速和時(shí)間關(guān)系如圖所示。
圖6 CCBC行駛工況
一個(gè)CCBC行駛工況的總時(shí)間為1314s，運(yùn)行距離5.8km。在一個(gè)行駛工況時(shí)間內(nèi)，電池的SOC值及消耗電量如下圖7-8所示。
圖7 CCBC行駛工況下電池SOC值變化圖
圖8 CCBC行駛工況下能耗值變化圖
圖9 多個(gè)CCBC行駛工況循環(huán)下能耗與電池SOC值變化圖
圖9為多個(gè)CCBC行駛工況循環(huán)下，電池SOC值變化量、距離和能耗的關(guān)系圖。經(jīng)綜合計(jì)算，CCBC工況下的百公里能耗為73.83 kwh/100km，能耗小于要求的81 kwh/ 100km，續(xù)駛里程達(dá)到123km，符合設(shè)計(jì)要求。
3 仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析
為了驗(yàn)證動(dòng)力總成系統(tǒng)參數(shù)匹配的正確性及仿真模型的合理性，對(duì)純電動(dòng)汽車進(jìn)行了動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)。將樣車的實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如表4及表5所示。
展開 【仿真報(bào)告】基于AMESim 的插電式并聯(lián)混合動(dòng)力汽車能量管理策略仿真分析
當(dāng)電池SOC電量充足且目前車速較低時(shí)，如果啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)將運(yùn)行在低經(jīng)濟(jì)區(qū)，此時(shí)離合器打開，發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作，駕駛員需求扭矩全部由驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供。
（2） ICE發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式。此模式將在兩種情形下觸發(fā)：①當(dāng)前電池SOC值低于限定值下限且車速較低；②當(dāng)前電池SOC值高于限定值上限但車速較高。此時(shí)離合器關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停機(jī)，電池SOC值保持不變。同時(shí)為了減少發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的瞬時(shí)油耗，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)速低于怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將會(huì)啟動(dòng)幫助發(fā)動(dòng)機(jī)盡快提高轉(zhuǎn)速，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于怠速轉(zhuǎn)速后驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止工作，之后駕駛員需求扭矩全部由發(fā)動(dòng)機(jī)提供。
（3）PHEV混合動(dòng)力運(yùn)行模式。此模式下，離合器關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)將啟動(dòng)工作，此時(shí)汽車進(jìn)入混合驅(qū)動(dòng)模式并分為三種運(yùn)行狀態(tài)：①駕駛員需求扭矩高于發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳扭矩，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出其最佳扭矩，剩余需求扭矩由驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)汽車行駛；②駕駛員需求扭矩低于發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳扭矩，汽車進(jìn)入行駛充電模式，發(fā)動(dòng)機(jī)依然按照最佳扭矩輸出，多余扭矩帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電。③當(dāng)駕駛員輸出的加速命令大于0.85 且需求扭矩大于驅(qū)動(dòng)電機(jī)最大扭矩時(shí)，認(rèn)為車輛進(jìn)入急加速或爬坡狀態(tài)，此時(shí)忽略SOC值的判定，駕駛員需求扭矩主要由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將提供剩余扭矩。
（4） 制動(dòng)能量回收模式。當(dāng)駕駛員需求扭矩為負(fù)時(shí)，汽車進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)，此時(shí)驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)使用，回收制動(dòng)時(shí)多余的能量并給電池充電。
根據(jù)模式判定的結(jié)果，相應(yīng)的子模塊將進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載，電機(jī)扭矩，制動(dòng)扭矩的計(jì)算，并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)啟停（1 或0） 和離合器開合（0 或1） 進(jìn)行控制，之后將計(jì)算結(jié)果輸出至各個(gè)部件接口。
基于門限值的能量管理策略流程圖如圖2所示。
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（1）40km/h等速工況下的百公里能耗和續(xù)駛里程分析
圖5反映了在40km/h等速行駛工況下電池SOC值與行駛距離的關(guān)系。經(jīng)計(jì)算，在動(dòng)力電池組放電深度為85%的條件下，40km/h等速工況百公里能耗為54.61kwh/100km，續(xù)駛里程值大于設(shè)計(jì)的目標(biāo)值160km，滿足設(shè)計(jì)要求。
圖5 40km/h等速行駛工況下電池SOC值與行駛距離的關(guān)系圖
（2）CCBC工況能耗分析
中國(guó)典型城市公交循環(huán)即CCBC工況對(duì)于城市客車的能耗分析具有深刻意義，其車速和時(shí)間關(guān)系如圖所示。
圖6 CCBC行駛工況
一個(gè)CCBC行駛工況的總時(shí)間為1314s，運(yùn)行距離5.8km。在一個(gè)行駛工況時(shí)間內(nèi)，電池的SOC值及消耗電量如下圖7-8所示。
圖7 CCBC行駛工況下電池SOC值變化圖
圖8 CCBC行駛工況下能耗值變化圖
圖9 多個(gè)CCBC行駛工況循環(huán)下能耗與電池SOC值變化圖
圖9為多個(gè)CCBC行駛工況循環(huán)下，電池SOC值變化量、距離和能耗的關(guān)系圖。經(jīng)綜合計(jì)算，CCBC工況下的百公里能耗為73.83 kwh/100km，能耗小于要求的81 kwh/ 100km，續(xù)駛里程達(dá)到123km，符合設(shè)計(jì)要求。
3 仿真與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析
為了驗(yàn)證動(dòng)力總成系統(tǒng)參數(shù)匹配的正確性及仿真模型的合理性，對(duì)純電動(dòng)汽車進(jìn)行了動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)。將樣車的實(shí)測(cè)試驗(yàn)結(jié)果與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，如表4及表5所示。
展開 主流雙電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)比分析
圖6 本田 i-MMD 系統(tǒng)模式分析
①怠速發(fā)電模式：動(dòng)力電池 SOC 低于設(shè)定值，車輛無(wú)起步需求或因動(dòng)力電池電量過(guò)低無(wú)法起步時(shí)， 系統(tǒng)啟動(dòng)怠速充電模式， 此時(shí)整車處于停止?fàn)顟B(tài)， 離合器K0斷開，驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1發(fā)電，將發(fā)出的電能儲(chǔ)存于動(dòng)力電池中，以補(bǔ)充動(dòng)力電池電量。
②EV行駛模式：動(dòng)力電池SOC值能夠滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2驅(qū)動(dòng)整車所需的功率時(shí)， 系統(tǒng)不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器K0斷開，此時(shí)系統(tǒng)中只有驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2工作，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。
③發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)：車輛處于高速巡航時(shí)，若動(dòng)力電池SOC不足以供驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2驅(qū)動(dòng)車輛高速行駛，此時(shí)車輛對(duì)轉(zhuǎn)速和扭矩的需求基本處在發(fā)動(dòng)機(jī)Map高效區(qū)，系統(tǒng)會(huì)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輛行駛，避免應(yīng)用串聯(lián)模式而降低動(dòng)力系統(tǒng)效率。該模式下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2不工作，K0離合器接合， 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)減速機(jī)構(gòu)后， 直接驅(qū)動(dòng)車輛行駛。MG1電機(jī)隨時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，使發(fā)動(dòng)機(jī)一直在最高效區(qū)域內(nèi)工作。
展開 主流雙電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)比分析
圖6 本田 i-MMD 系統(tǒng)模式分析
①怠速發(fā)電模式：動(dòng)力電池 SOC 低于設(shè)定值，車輛無(wú)起步需求或因動(dòng)力電池電量過(guò)低無(wú)法起步時(shí)， 系統(tǒng)啟動(dòng)怠速充電模式， 此時(shí)整車處于停止?fàn)顟B(tài)， 離合器K0斷開，驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力通過(guò)減速齒輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)MG1發(fā)電，將發(fā)出的電能儲(chǔ)存于動(dòng)力電池中，以補(bǔ)充動(dòng)力電池電量。
②EV行駛模式：動(dòng)力電池SOC值能夠滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2驅(qū)動(dòng)整車所需的功率時(shí)， 系統(tǒng)不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器K0斷開，此時(shí)系統(tǒng)中只有驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2工作，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。
③發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)：車輛處于高速巡航時(shí)，若動(dòng)力電池SOC不足以供驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2驅(qū)動(dòng)車輛高速行駛，此時(shí)車輛對(duì)轉(zhuǎn)速和扭矩的需求基本處在發(fā)動(dòng)機(jī)Map高效區(qū)，系統(tǒng)會(huì)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輛行駛，避免應(yīng)用串聯(lián)模式而降低動(dòng)力系統(tǒng)效率。該模式下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)MG2不工作，K0離合器接合， 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力經(jīng)減速機(jī)構(gòu)后， 直接驅(qū)動(dòng)車輛行駛。MG1電機(jī)隨時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，使發(fā)動(dòng)機(jī)一直在最高效區(qū)域內(nèi)工作。
展開 某PHEV 車型動(dòng)力總成的設(shè)計(jì)開發(fā)
圖3 PHEV動(dòng)力電池包
表4 PHEV動(dòng)力電池包技術(shù)參數(shù)
圖4 并聯(lián)驅(qū)動(dòng)能量流示意圖
表5 不同驅(qū)動(dòng)模式下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件工作狀態(tài)
表6 PHEV動(dòng)力總成參數(shù)匹配影響要素
通過(guò)分析整車性能需求，同時(shí)兼顧整車性能和電池壽命，確定了不同車速/電量下驅(qū)動(dòng)力分配原則：純電動(dòng)行駛應(yīng)能提供日常使用，混合動(dòng)力使用時(shí)較好動(dòng)力性。具體方案如下。
1） 電量充足時(shí)，純電動(dòng)行駛優(yōu)先使用。
2） 電池消耗到一定時(shí)（SOC＜30%），作為混合動(dòng)力車使用。
3） 中低速或中低負(fù)荷，驅(qū)動(dòng)由電機(jī)完成，要保證日常純電動(dòng)。
4） 中高速或中高負(fù)荷，驅(qū)動(dòng)由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)完成。
5） 急加速或超速時(shí)，電機(jī)跟進(jìn)助力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力從低速到高速有效過(guò)渡。
3.2.2 工作模式切換方案
依照上述能量管理原則，HP2多模動(dòng)力系統(tǒng)在行駛過(guò)程中可根據(jù)電池SOC、加速踏板深度和車速的變化，在不同的行駛模式間進(jìn)行切換。圖5展示了PHEV車型行駛模式切換方案。
當(dāng)SOC值較高時(shí)，車輛以EV模式起步，在較低的車速且較小的油門開度條件下，車輛可保持在EV模式；當(dāng)加速踏板開度加大時(shí)，車輛進(jìn)入并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)同時(shí)參與驅(qū)動(dòng)；隨著車速增高，車輛進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，并能根據(jù)電池SOC狀態(tài)，對(duì)電池進(jìn)行行車發(fā)電。
如電池SOC值較低，車輛只能以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式起步，并根據(jù)油門開度的變化，在串聯(lián)驅(qū)動(dòng)-發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式間切換。
圖5 PHEV車型行駛模式切換方案
4 多模混合動(dòng)力模塊應(yīng)用
HP2多模動(dòng)力系統(tǒng)首款搭載車型為東風(fēng)某插電式SUV，已完成整車搭載試驗(yàn)。
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某PHEV 車型動(dòng)力總成的設(shè)計(jì)開發(fā) ￥500
圖3 PHEV動(dòng)力電池包
表4 PHEV動(dòng)力電池包技術(shù)參數(shù)
圖4 并聯(lián)驅(qū)動(dòng)能量流示意圖
表5 不同驅(qū)動(dòng)模式下驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件工作狀態(tài)
表6 PHEV動(dòng)力總成參數(shù)匹配影響要素
通過(guò)分析整車性能需求，同時(shí)兼顧整車性能和電池壽命，確定了不同車速/電量下驅(qū)動(dòng)力分配原則：純電動(dòng)行駛應(yīng)能提供日常使用，混合動(dòng)力使用時(shí)較好動(dòng)力性。具體方案如下。
1） 電量充足時(shí)，純電動(dòng)行駛優(yōu)先使用。
2） 電池消耗到一定時(shí)（SOC＜30%），作為混合動(dòng)力車使用。
3） 中低速或中低負(fù)荷，驅(qū)動(dòng)由電機(jī)完成，要保證日常純電動(dòng)。
4） 中高速或中高負(fù)荷，驅(qū)動(dòng)由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)完成。
5） 急加速或超速時(shí)，電機(jī)跟進(jìn)助力，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力從低速到高速有效過(guò)渡。
3.2.2 工作模式切換方案
依照上述能量管理原則，HP2多模動(dòng)力系統(tǒng)在行駛過(guò)程中可根據(jù)電池SOC、加速踏板深度和車速的變化，在不同的行駛模式間進(jìn)行切換。圖5展示了PHEV車型行駛模式切換方案。
當(dāng)SOC值較高時(shí)，車輛以EV模式起步，在較低的車速且較小的油門開度條件下，車輛可保持在EV模式；當(dāng)加速踏板開度加大時(shí)，車輛進(jìn)入并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)同時(shí)參與驅(qū)動(dòng)；隨著車速增高，車輛進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，并能根據(jù)電池SOC狀態(tài)，對(duì)電池進(jìn)行行車發(fā)電。
如電池SOC值較低，車輛只能以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式起步，并根據(jù)油門開度的變化，在串聯(lián)驅(qū)動(dòng)-發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式間切換。
圖5 PHEV車型行駛模式切換方案
4 多?；旌蟿?dòng)力模塊應(yīng)用
HP2多模動(dòng)力系統(tǒng)首款搭載車型為東風(fēng)某插電式SUV，已完成整車搭載試驗(yàn)。
展開 【熱管理】某純電動(dòng)汽車空調(diào)采暖系統(tǒng)的仿真優(yōu)化
圖14不同工況各策略制熱電池SOC變化曲線
3)運(yùn)行工況的影響。
如圖15所示，從車輛運(yùn)行工況上看，同一策略下高速工況的整體能耗低于低速工況的能耗。高速工況相比低速工況而言，乘員艙與外界熱交換強(qiáng)度增加，乘員艙熱負(fù)荷需求增加。但由于高速工況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及控制器等部件在高功率下工作，電池放電功率也增大，其自身發(fā)熱量顯著提高。高功率下單位時(shí)間內(nèi)可利用的電驅(qū)余熱的累積量相比低功率更多，這一優(yōu)勢(shì)幾乎彌補(bǔ)了高速工況下乘員艙帶來(lái)的劣勢(shì)，從而進(jìn)一步減輕了PTC高耗能部件的制熱負(fù)擔(dān)。由于高速工況低溫制熱系統(tǒng)的電池發(fā)熱量多以及電機(jī)余熱利用量多的特點(diǎn)，使得系統(tǒng)能耗在高低速工況下有著一定差距。如圖15所示，在電池優(yōu)先加熱策略下，環(huán)境溫度為－7、－1、5℃時(shí)，高速工況比低速工況的經(jīng)濟(jì)性分別提升了8．2%、7．19%、5．23%。
圖15不同溫度環(huán)境各工況制熱電池SOC變化曲線
5
結(jié)論
本文針對(duì)某公司某純電車型在低溫制熱過(guò)程中的乘員艙與電池的熱平衡進(jìn)行了仿真，并基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)仿真模型進(jìn)行了驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上對(duì)原仿真模型的控制策略和能耗經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)仿真分析得到如下結(jié)果:
1)優(yōu)化前的低溫?zé)峁芾矸抡婺Ｐ湍軌蜉^好地預(yù)測(cè)搭載PTC制熱系統(tǒng)的乘員艙及電池溫升的動(dòng)態(tài)性能，可以為相關(guān)科研工作者提供一種仿真思路。
展開 改進(jìn)反激式開關(guān)電源的電池雙向均衡系統(tǒng)
圖8 仿真模型
置仿真系統(tǒng)在1s的步長(zhǎng)下運(yùn)行10000s，輸出六節(jié)串聯(lián)電池的SOC隨運(yùn)行時(shí)間變化的曲線如圖9所示，提取出均衡前后六節(jié)串連電池的SOC值如表1所示。
圖9 擱置均衡下SOC變化曲線圖
表1 均衡前后SOC值
從圖9可以看出，6號(hào)電池的SOC值呈上升趨勢(shì)，其余電池的SOC值處于下降趨勢(shì)，即均衡過(guò)程中整個(gè)電池組在對(duì)6號(hào)電池進(jìn)行充電。對(duì)比六節(jié)電池樣本初始值的設(shè)置，6號(hào)電池初始容量最低，證明均衡過(guò)程中采用的是“補(bǔ)償弱電池”的均衡方式，仿真結(jié)果與設(shè)計(jì)預(yù)期情況相同。
（1）同時(shí)，4號(hào)電池的SOC值在均衡過(guò)程中出現(xiàn)了小幅度下降，這種情況是由于Simulink系統(tǒng)中的電池模型的SOC估計(jì)值存在一定誤差，且運(yùn)行過(guò)程中電池的開路電壓存在一定的波動(dòng)，從而在一定程度上影響電池模型的SOC估計(jì)。
（2）從表1可以看出，均衡過(guò)程前，電池組中SOC極差值為21%；均衡過(guò)程后，電池組中SOC極差值約為7.3%，此時(shí)電池組中開路電壓的極差值達(dá)到了0.01V。對(duì)比均衡過(guò)程前后的SOC極差值，減小了13.7%，證明均衡有效。
（3）根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，計(jì)算出均衡過(guò)程前后樣本SOC值的方差分別為290、28.45518，可見電池組中SOC值的離散程度大大降低，電池組一致性得到改善，證明均衡有效。
4結(jié)論
本文以電動(dòng)汽車用鋰離子電池組為研究對(duì)象，完成了基于反激式DC/DC轉(zhuǎn)換器的雙向均衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了系統(tǒng)的有效性。
展開 詳解電動(dòng)汽車各系統(tǒng)常見故障及處理
二、動(dòng)力系統(tǒng)常見故障及處理方法
2.1動(dòng)力電池系統(tǒng)
電動(dòng)汽車中高壓系統(tǒng)的功能是確保整車系統(tǒng)動(dòng)力電能的傳輸，并隨時(shí)檢測(cè)整個(gè)高壓系統(tǒng)的絕緣故障、斷路故障、接地故障和高壓故障等，是確保整車設(shè)備和人員安全的首要任務(wù)，也是電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。
電動(dòng)汽車的主要部件----動(dòng)力電池系統(tǒng)屬于高壓部件，其設(shè)計(jì)的好壞直接影響著整車安全性及可靠性。在動(dòng)力電池系統(tǒng)中，從故障發(fā)生的部位看，分為傳感器故障、執(zhí)行器故障（接觸器故障）和部件故障（電芯故障）等，動(dòng)力電池系統(tǒng)故障診斷及處理十分必要。
動(dòng)力電池系統(tǒng)故障按照故障發(fā)生的部位可以分為三類，即單體電池故障、電池管理系統(tǒng)故障、線路或連接件故障。
（1）單體電池故障單體電池的故障包括三種。
①第一種故障電池性能正常，無(wú)需更換，對(duì)應(yīng)故障有單體電池soc偏低和單體電池soc偏高。如果單體電池SOC偏低，則該電池在汽車行駛過(guò)程中，電壓最先達(dá)到放電截止電壓，使得電池組實(shí)際容量降低，應(yīng)對(duì)該單體電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。如果單體電池soc偏高，則該電池在充電末期最先達(dá)到充電截止電壓，影響充電容量，需對(duì)該單體電池進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)充放電。
②第二種故障電池性能衰退嚴(yán)重，應(yīng)立即更換，對(duì)應(yīng)故障有單體電池容量不足和單體電池內(nèi)阻偏大。在電池組中，最小的單體電池容量也限制了整個(gè)電池組的容量，因此發(fā)生單體電池容量不足故障會(huì)影響車輛續(xù)駛里程。鋰離子電池內(nèi)阻如果過(guò)大，會(huì)嚴(yán)重影響電池的電化學(xué)性能，如充放電過(guò)程中的極化嚴(yán)重、活性物質(zhì)利用率低、循環(huán)性能差等。
③第三種故障電池影響行車安全，對(duì)應(yīng)故障包括單體電池內(nèi)部短路；單體電池外部短路；單體電池極性裝反，在強(qiáng)振動(dòng)下鋰離子電池的極耳、極片上的活性物質(zhì)、接線柱、外部連線和焊點(diǎn)可能會(huì)折斷或脫落，造成單體電池內(nèi)部短路或者外部短路故障。
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