Z源逆变器在提升电动汽车动力性能中的应用研究

目前电动汽车驱动系统普遍采用是直接供电的驱动方案,这种方案已经不能满足电动汽车动力性能的需要。当电动汽车在启动、加速等工况下,蓄电池的电压会由于瞬间大电流放电而急剧下降,逆变器的供电电压随之下降,电动汽车的驱动转矩下降,导致加速缓慢,使得动力性能变差。Z源逆变器是一种新型的升降压逆变器,具有许多传统逆变器不具有的优点。应用Z源逆变器到电动汽车的驱动系统,在工况变化时仍可以有效保证逆变器的输出电压的稳定,使驱动电机工作于额定电压点,有效改善电动汽车的动力性能。     

电动汽车电机驱动系统特性研究

根据电动汽车电机驱动系统的特点，结合整车牵引特性的需求，研究电机驱动系统特性峰值工作特性和额定工作特性。分析了影响电动汽车驱动特性场的因素，通过综合这些因素，从额定特性、峰值特性、综合特性和效率特性四个方面提出了电机驱动系统的评价指标体系，为进一步对比研究电机驱动系统特性和优化整车的动力性能提供了理论依据。     

电动汽车电机驱动系统动力特性分析

分析电机驱动系统的动力特性对完成电动汽车动力传动系的参数匹配具有重要的理论意义。从整车驱动角度分析提出了电动汽车电机驱动系统的理想动力特性：低于额定转速恒转矩，高于额定转速恒功率。电机驱动系统的峰值工作特性、额定工作特性是电动汽车动力传动系参数匹配计算的主要依据。电机基速和最高转速的选择对整车的加速性能起着决定作用。提出了特性描述参数。结合某电机驱动系统动力特性的实测数据给出了分析实例。     

基于模糊PI及矢量变换控制方法的电动车驱动系统工况适应性研究

永磁电动机作为电动汽车的驱动电机,其控制方法和机械特性直接决定了电动汽车的运行性能。基于电动车驱动系统性能测试平台,通过电子负载模拟运行工况,对电动车驱动系统的工况适应性进行了分析和研究,并分析和推导了永磁电动机的数学模型,设计了模糊PI控制系统器,采用速度电流双闭环的矢量控制方法驱动电机。经仿真和实验证明了该控制系统的合理性以及控制方法的可行性且能有效地降低电动汽车的加速时间,解决电机转速控制精度低、转矩脉动大的问题。     

改善电动汽车动力性能的双向Z源逆变器控制策略

探讨了一种改善电动汽车动力性能的双向Z源逆变器控制系统,提出了母线电压提升的控制策略。文章定性分析了电动汽车在加速等工况下蓄电池组的电压跌落对驱动性能的影响。采用双向Z源逆变器拓扑,根据异步电机运行特性和车辆的动力性需求升高直流母线电压,针对电压降落较大导致的电机驱动力矩减少和电动汽车高速运行时电机输出功率不够的问题进行解决,改善其动力性能。对纯电动汽车Z源逆变器系统的性能进行了仿真和实验。结果证实了控制策略的可行性和有效性。     

电动汽车用的一种胶体动力电池特性研究

为了研究一种新型胶体动力电池的充放电特性,评价其在电动汽车上的使用性能,在不同的工况下对该电池组进行了充放电试验,基于试验数据绘制了该电池不同使用工况下的充放电曲线,研究了其充放电性能,并分析了充放电倍率、充放电温度以及充电电压对电池充放电性能及其一致性的影响,提出了该电池在电动汽车上合理使用的建议。     

基于电池内阻特性的电动汽车放电模式研究

电流、温度大小会影响电动汽车锂离子动力电池组放电的效率及电池组一致性,其本质是电池内阻本身固有特性所致。通过研究锂离子动力电池组在不同温度、不同放电电流下的内阻变化,建立电池内阻变化图谱,分析不同温度、电流对电池输出能量的影响。根据电池内阻特性,结合整车动力性及经济性,将电动汽车放电策略分为可供选择的三种模式:动力模式、经济模式及限制模式。通过电动汽车续驶里程及放电能量的对比测试,比较所提出的各种模式的优缺点。实验证明,根据不同路况及使用需求,采用不同的放电模式,可以保证整车动力性,延长电池寿命,提高整车续驶里程。     

VRLA电池组内阻及其对性能影响的分析

VRLA电池组是大容量UPS电源系统的重要组成部分,其内部电阻的变化直接影响到电池组的应用性能。本文重点分析了VRLA电池组内阻的构成及变化规律,讨论了内阻变化对电池组使用寿命的影响,并通过试验数据研究了电池组内阻变化对其放电特性的影响。     

基于dSPACE的电动汽车电机调速控制策略研究

为了解决电动汽车无刷直流轮毂电机控制中普遍存在的调速不精确、转速响应慢和自适应性较差等问题,通过分析轮毂电机调速系统特性,研究其对电动汽车整车性能的影响。依据无刷直流电机(BLDCM)简化数学模型,从速度调节角度分析讨论了控制策略,并以电机转速响应迅速且稳定为控制目标,搭建了基于d SPACE的BLDCM快速控制原型试验平台,深入讨论了转速模糊PI控制策略对整车性能的影响。试验结果表明,模糊PI闭环控制策略能有效改善电机的调速性能,提高无刷直流轮毂电机电动汽车行驶的稳定性。     

电动汽车驱动方式及未来发展

驱动电机是电动汽车的核心部件,其性能和安装位置直接决定电动汽车的综合性能。针对电动汽车不同驱动电机性能和驱动方式进行了深入分析比较。首先,对可用于驱动汽车的直流电机、交流异步电机、开关磁阻电机和永磁同步电机性能进行比较分析,发现永磁同步电机能够满足电动汽车的驱动要求,是未来电动汽车的驱动电机首选。其次,通过对电动汽车集中式驱动、分布式驱动特点做对比研究,结果表明分布式驱动中的轮毂电机直接驱动方式的电动汽车具有结构紧凑、车身内部空间利用率高、整车重心低、行驶稳定性好、便于智能控制等诸多优点,符合目前及今后电动汽车驱动性能的发展要求,将是电动汽车驱动的主流方式。     

电动汽车阀控式铅酸蓄电池通用模型

建立电动汽车阀控式铅酸蓄电池模型,蓄电池的负荷根据公路级别(4种级别路面),公路水平度(上坡、平坦和下坡路面),汽车档位(5种档位)的不同分为60种负荷。采用容量换算法和电流换算法对电动汽车蓄电池的容量进行检测;建立蓄电池充放电模型,即蓄电池充放电电压、电流和功率随时间、负荷变化的数学表达式。通过汤浅(YUASA)UXL330-2N蓄电池验证,所建模型反映了蓄电池的充放电特性,该模型适用于充电站,电动汽车仪表台及其变电站直流系统蓄电池监控系统。     

电动车用MH/Ni电池的充放电特性

通过研究电动车用MH/Ni电池在不同的电流下的充放电特性、温度特性以及在不同SOC点的充电效率特性 ,为MH/Ni电池物理模型的建立 ,参数的识别以及MH /Ni电池在电动车上的应用提供实验依据。试验结果表明 :对于在电动汽车及混合动力汽车上的应用 ,MH/Ni电池比传统的铅酸电池具有更多优点。     

电动车用MH-Ni电池温度特性研究

工作温度是影响大容量MH—Ni电池充放电性能的重要因素。针对电动车用MH-Ni电池的特点,阐述了该电池高温和低温性能差的原因和解决办法;分析了高温和低温对放电容量和充电效率的影响;试验了高温和低温对自放电和循环寿命的影响,为MH-Ni电池在电动车中的实际应用提供了实验数据。     

电动汽车充储放电站可逆充电机控制策略

为充分发挥电动汽车充储放电站与电网的能量双向流动特性,对站内可逆充电机进行建模,并提出相应的控制策略研究。可逆充电机由PWM整流器和双向DC/DC变换器构成,其中可逆PWM整流器采用前馈解耦的电压电流双闭环控制;为延长电池寿命,双向DC/DC变换器充电采用先电流再电压闭环的二阶段控制,而放电则采用电流闭环控制策略。通过可逆充电机建模以及充、放电过程的仿真表明,提出的控制策略能实现低谐波的能量双向流动,且具有抗负载波动的鲁棒性以及较高的电池充放电速度。     

电动汽车蓄电池充放电系统的实现

基于对电动汽车蓄电池充放电系统的研究,提出一种由电压型PWM整流器和双向DC/DC变换器组成的新型结构,研制了一台功率为8 kW的样机,详细阐述了系统控制和参数设计。实验证明,该系统运行可靠,可用于电动汽车充电站蓄电池的充放电维护。     

判断电动车电池放电终止状态的新标准

电池是电动汽车的关键组成部分 ,如何合理使用电池 ,充分利用电池组中的能量 ,延长电池的使用寿命是电动汽车及混合动力汽车进一步发展中所必须解决的问题。为了充分利用电池的能量又要防止电池组中任一电池过放电 ,对电池放电终止状态的判断必须适时而准确。综合比较了目前实际使用的几种判断铅酸电池放电终止的标准 ,并在实验的基础上提出了一种适合电池管理系统判断铅酸电池放电终止状态的新方法———电压 /容量梯度法。最后对此方法的实用性进行了初步的试验验证     

炭黑含量对铅酸蓄电池负极性能的影响

采用充放电技术研究了电动车用阀控铅酸蓄电池负极的炭黑含量对电池容量、充电接受能力及充电方式的影响,结果表明负极中添加适量的炭黑可以改善电池负极的导电性能,提高电池的负极活性物质利用率及电池的放电容量,有利于电池的大电流放电,提高电池的充电接受能力及循环寿命,并对充电方式的敏感性小。电动车用阀控铅酸蓄电池负极炭黑添加量在0.9%左右时表现出最佳的充放电性能。     

含电动汽车充电站的风光互补系统容量优化配置

电动汽车与新能源的综合利用是当前研究的热点问题。在微电网模式下,如何确定电动汽车充电基础设施与风光互补系统的容量配比,是值得探讨的问题。在考虑电动汽车用电需求的前提下,同时发挥电动汽车换电模式所具备的储能能力,以系统投资成本、运行成本和电量不足损失成本综合最低为目标,并考虑风光系统、充放电机和动力电池的约束条件,构造了一种含电动汽车充电站的风光互补系统容量优化配置模型。采用微分进化算法求解,可获得含风机、光伏电池、动力电池和充放电机的最优容量配置结果。最后,针对某地区的系统规划算例进行了求解与分析,结果验证了模型的合理性。     

Thermal behavior of small lithium‐ion secondary battery during rapid charge and discharge cycles

The secondary batteries for an electric vehicle (EV) generate much heat during rapid charge and discharge cycles above the rated condition, when the EV starts quickly consuming the battery power and stops suddenly recovering the inertia energy. During rapid charge and discharge cycles, the cell temperature rises significantly and may exceed the allowable temperature. We calculated the temperature rise of a small lithium‐ion secondary battery during rapid charge and discharge cycles using our battery thermal behavior model, and confirmed its validity during discharge cycle at current smaller than the discharge rate of 1C. The heat source factors were measured by the methods described in our previous study, because the present batteries have been improved in their performance and have low overpotential resistance. The battery heat capacity was measured by a twin‐type heat conduction calorimeter, and determined to be a linear function of temperature. Further, the heat transfer coefficient was measured again precisely by the method described in our previous study, and was arranged as a function of cell and ambient temperatures. The calculated temperature by our battery thermal behavior model using these measured data agrees well with the cell temperature measured by thermocouple. Therefore, we can confirm the validity of this model again during rapid charge and discharge cycles. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 157(3): 17–25, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20249 Copyright © 2006 Wiley Periodicals, Inc.