基于Simulink模型的太陽能汽車電池性能仿真和分析
與燃料驅(qū)動汽車不同,太陽能汽車沒有快速充電系統(tǒng),因此需要對電池在不同道路條件下的性能進行研究。該研究的仿真分析基于Simulink建立的太陽能汽車模型,模型中假設電池為滿電狀態(tài),并忽略溫度和電池老化帶來的影響。
圖1為太陽能汽車電驅(qū)動系統(tǒng)模塊圖,太陽能板通過充電控制器給電池充電,充電控制器也將電池電能輸送到直流電機。
本文中用到的電池模型為戴維南電池模型,如圖2所示。若輸出功率為P,那么電流IL的計算公式為:
在時間t內(nèi)的總充電電荷可以表示為Qdis=ILt,相應的電池SOC
其中C為電池容量。
圖1 太陽能汽車電驅(qū)動系統(tǒng)模塊
圖2 戴維南電池模型
本文中直流電機功率計算模型驅(qū)動力可表示為:
在充電控制器中有4個設置點,2個防過沖,2個防過放。通過以上數(shù)學模型建立相關(guān)的Simulink模型,并整合到一起得到太陽能汽車的整體模型如圖3所示。
通過在不同車速下進行仿真,得到如圖4所示電機功率、電池SOC值和電池終端電壓的變化情況。
由圖4可知,SOC值在最高車速時下降最快。圖5為相同距離、最高車速行駛時間不同時電池SOC值變化情況,曲線(a)、(b)、(c)分別為最高車速行駛距離為總距離的90%、60%、30%時的SOC值變化,曲線(d)為負荷增加時最高車速行駛了總距離30%時SOC值變化。由圖5可知,太陽能汽車在低速時消耗能量更少。
圖3 太陽能汽車模型
圖4 車速、電機功率、SOC值和電池終端電壓變化
圖5 電池SOC值變化
Abdullah Al Mahmud et al. ProceedingsofInternational ConferenceonElectrical InformationandCommunicationTechnology(EICT 2015).
編譯:孫志祥