基于Simulink模型的太陽能汽車電池性能仿真和分析

基于Simulink模型的太陽能汽車電池性能仿真和分析

與燃料驅動汽車不同，太陽能汽車沒有快速充電系統，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，并忽略溫度和電池老化帶來的影響。

圖1為太陽能汽車電驅動系統模塊圖，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　太陽能汽車電驅動系統模塊

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。通過以上數學模型建立相關的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