基于純電動(dòng)汽車(chē)自身特性的電氣性能匹配可靠性核心探索

李敏蓉

摘 要： 隨著地球環(huán)境資源問(wèn)題的日益突出，政府大力發(fā)展新能源汽車(chē)。在此過(guò)程中，純電動(dòng)汽車(chē)依靠自身環(huán)保節(jié)能特性，受到了全世界范圍內(nèi)的高度關(guān)注。本文根據(jù)以往工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)純電動(dòng)汽車(chē)自身特性的電氣性能匹配模型進(jìn)行介紹，并從系統(tǒng)仿真驗(yàn)證、系統(tǒng)匹配分析兩方面，論述了純電動(dòng)汽車(chē)自身特性的電氣性能匹配可靠性核心的探索方式。

關(guān)鍵詞： 純電動(dòng)汽車(chē)；電氣性能匹配；可靠性

傳統(tǒng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中主要以石油的燃燒為動(dòng)力來(lái)源，在給人們生活和工作帶來(lái)方便的同時(shí)，也讓人們對(duì)石油資源產(chǎn)生了嚴(yán)重依賴，汽車(chē)尾氣中排放的CO2更是引起溫室效應(yīng)的主要原因之一。隨著全球汽車(chē)數(shù)量的增加，大氣污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。因此，我國(guó)大力發(fā)展新能源汽車(chē)行業(yè)，通過(guò)改變動(dòng)力來(lái)源，實(shí)現(xiàn)未來(lái)人類的可持續(xù)發(fā)展。

1.純電動(dòng)汽車(chē)自身特性的電氣性能匹配模型設(shè)計(jì)

1.1電氣性能匹配的總體設(shè)計(jì)

純電動(dòng)汽車(chē)電氣性能匹配仿真系統(tǒng)具有重要作用，它可以在電動(dòng)汽車(chē)的設(shè)計(jì)初期，根據(jù)相關(guān)參數(shù)的整合處理，從而確定出汽車(chē)最終的動(dòng)力參數(shù)，在沒(méi)有臺(tái)架的前提下，對(duì)電氣匹配參數(shù)進(jìn)行合理分析。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)參數(shù)不合理情況，需要根據(jù)仿真結(jié)果對(duì)反饋模型進(jìn)行再次仿真，直到匹配參數(shù)達(dá)到電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)要求為止。該項(xiàng)設(shè)計(jì)最對(duì)電氣系統(tǒng)的安全有一個(gè)很好的提升作用，不僅降低了安全測(cè)試工作的強(qiáng)度，還可以保證汽車(chē)在行駛過(guò)程中安全性能的提升。在具體設(shè)計(jì)中，首先要保證動(dòng)力系統(tǒng)得到良好的動(dòng)力參數(shù)；其次在StarSim中建立一個(gè)電池電氣模型，在Lab VIEW中建立變速器以及其他汽車(chē)元件的參數(shù)模型，如此一來(lái)，汽車(chē)整個(gè)參數(shù)模型都可以在相關(guān)設(shè)備的面板中顯示出來(lái)，為設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展提供數(shù)據(jù)支持。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)不同情況，對(duì)汽車(chē)的各種情況進(jìn)行仿真模擬，并根據(jù)各個(gè)子模型中的仿真數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)電氣參數(shù)的匹配度進(jìn)行查驗(yàn)，最終確保電氣性能匹配的合理性。

1.2動(dòng)力電池電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)

首先，在StarSim中進(jìn)行動(dòng)力電池模型設(shè)計(jì)，將電池電壓、電流、溫度等因素看作為一個(gè)整體函數(shù)，在仿真軟件中建立函數(shù)圖像和電路圖。之后根據(jù)基爾霍夫電壓定律，以及實(shí)際電路原理，構(gòu)建出PNGV模型狀態(tài)下的方程式，將狀態(tài)變量設(shè)定為電容兩端的電壓值，將輸出變量設(shè)定為電池的前段電壓。之后，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)自己的需求，開(kāi)展一系列分析工作，為接下來(lái)的純電動(dòng)汽車(chē)自身特性的電氣性能匹配可靠性探索提供基礎(chǔ)條件。

2.純電動(dòng)汽車(chē)自身特性的電氣性能匹配可靠性核心的探索方式

2.1系統(tǒng)仿真驗(yàn)證

在電動(dòng)汽車(chē)電氣模型建立好之后，相關(guān)工作人員可利用LabVIEW進(jìn)行純電動(dòng)汽車(chē)的性能仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在實(shí)際工作中，設(shè)計(jì)人員可以將該系統(tǒng)作為電氣模型是否合理的檢驗(yàn)工具，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)電氣設(shè)備的合理選擇，并對(duì)電動(dòng)汽車(chē)整體性能做出合理評(píng)價(jià)。在上述工作全部完成之后，相關(guān)工作人員便可以對(duì)仿真系統(tǒng)進(jìn)行合理分析，通過(guò)相關(guān)技術(shù)操作得到評(píng)價(jià)因子，實(shí)現(xiàn)模型建立工作的簡(jiǎn)化，最終形成一套實(shí)用性較強(qiáng)的理論[1]。

2.1.1電動(dòng)汽車(chē)電氣平臺(tái)

在電動(dòng)汽車(chē)電氣平臺(tái)建立過(guò)程中，需要用到電池、電機(jī)等必備物品，還可選擇臺(tái)架對(duì)電氣系統(tǒng)的功能進(jìn)行檢驗(yàn)，并對(duì)使用中的電機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理采集。電池的規(guī)格不一，可采用參數(shù)為114V、80Ah的動(dòng)力電池，在使用之前可利用先關(guān)儀器進(jìn)行功能測(cè)試，將電氣平臺(tái)設(shè)計(jì)所需要的參數(shù)進(jìn)行記錄，當(dāng)確保電池符合各項(xiàng)要求之后，便可投入到電氣平臺(tái)建設(shè)過(guò)程中。在電機(jī)的選擇上，工作人員應(yīng)提前準(zhǔn)備好電機(jī)測(cè)試監(jiān)控設(shè)備，將電機(jī)運(yùn)行的曲線圖繪出，之后在LabVIEW平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，確保電機(jī)設(shè)備符合工作要求。

2.1.2電池模型驗(yàn)證

電池是純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力的主要來(lái)源，模型建立準(zhǔn)確程度對(duì)電氣性能匹配的可靠性影響十分嚴(yán)重。因此，在電氣性能仿真系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，需要對(duì)電池各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理比對(duì)，并在LabVIEW面板上將電池的電壓變化曲線描繪出來(lái)。一般來(lái)說(shuō)，在汽車(chē)以不同的速度行駛時(shí)，電池的電壓變化十分明顯，當(dāng)模擬速度加快時(shí)，電池的消耗量會(huì)明顯增加。

2.2系統(tǒng)匹配分析

2.2.1整體原理分析

總的來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車(chē)電氣性能匹配仿真系統(tǒng)動(dòng)力電池在不同狀態(tài)下的仿真情況也存在不同。在電動(dòng)汽車(chē)瞬間啟動(dòng)時(shí)，由于車(chē)內(nèi)的電器設(shè)備多處于關(guān)閉狀態(tài)，之后連接線消耗掉一部分功率，此時(shí)SOC的消耗速率十分緩慢。當(dāng)汽車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)趨于平穩(wěn)之后，如果依然不開(kāi)啟過(guò)多的用電設(shè)備，電池的電量曲線也不會(huì)有太大變化，在行駛兩個(gè)小時(shí)之后，SOC的剩余量仍可以保持在60%以上。在一些特殊情況中，人們會(huì)將車(chē)速調(diào)整到110Km/h，并開(kāi)啟雨刷系統(tǒng)、空調(diào)等，此時(shí)SOC曲線的變化幅度將會(huì)增加，在兩個(gè)小時(shí)之后，SOC的剩余量將會(huì)不足30%。因此，在電動(dòng)汽車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要提前做好極限工作的分析，分析出汽車(chē)以最大速度行駛時(shí)，純電動(dòng)汽車(chē)可行駛的具體公里數(shù)字，并對(duì)不同狀態(tài)性的形式里程進(jìn)行合理評(píng)估，最終保證電氣性能匹配的可靠性得到提升[2]。

2.2.2電流匹配分析

當(dāng)仿真系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)以后，首先會(huì)進(jìn)入瞬態(tài)沖擊時(shí)段，在0.1小時(shí)之前，由于電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中存在電流沖擊，電流值會(huì)從0突然變到70A左右，之后又會(huì)回到50A左右，此時(shí)電動(dòng)汽車(chē)中的其他用電設(shè)備并未開(kāi)啟。在仿真系統(tǒng)進(jìn)入平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)之后，電機(jī)在以額定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，出了一些正常的設(shè)備儀器用點(diǎn)之外，空調(diào)、雨刷器等設(shè)備都處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)電流和電機(jī)的變化情況也并不明顯。最后，在極限沖擊出現(xiàn)時(shí)，各個(gè)曲線出來(lái)了很大變化。因此，設(shè)計(jì)過(guò)程中，工作人員需要對(duì)線束、電氣安全等情況進(jìn)行仔細(xì)分析，實(shí)現(xiàn)電氣性能匹配可靠性的有效提升[3]。

3.總結(jié)

綜上所述，當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)電氣系統(tǒng)處于不同狀態(tài)時(shí)，可以得到各個(gè)電器在電流變化中的變化曲線，根據(jù)數(shù)據(jù)分析顯示，電流的大小可以反映出電動(dòng)汽車(chē)在運(yùn)行過(guò)程中電器設(shè)備的不同工作狀態(tài)。工作人員在研究中應(yīng)注重電器件參數(shù)的合理選擇，在保證電動(dòng)汽車(chē)滿足基本功能之后，提升電動(dòng)汽車(chē)的電氣安全特性。

參考文獻(xiàn)

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[2]陳濤，黃稱稱，李永利，陳東，曾瓊. 基于LabVIEW電動(dòng)汽車(chē)電氣性能匹配仿真[J]. 汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào)，2015，6（04）：384-391.

[3]秦振海，李司光，李雋杰. 純電動(dòng)低速物流重型汽車(chē)電氣系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)[J]. 汽車(chē)電器，2012，（10）：19-24+28.