电动汽车充电数学模型

1、新能源电动汽车驱动器

目前新能源汽车产业发展非常好，也带动了一些与新能源汽车产业相关的产业。比如我们最常遇到的新能源汽车的零部件，对新能源汽车的零部件还是很讲究的。那么，朋友们对新能源电动车司机了解吗？如果不清楚的话，今天的边肖汽车将为你的朋友们简单介绍一下。

新能源电动汽车驾驶员:概念

新能源电动蒸汽伴侣需要由电机驱动系统、电池系统和车辆调节系统三部分组成，其中电机驱动系统直接将电能转化为机械茄昌仿能，这决定了电动汽车的性能指标。因此，驱动电机的选择尤为重要。

新能源电动汽车驾驶员:分类

根据驱动原理，电动汽车的驱动电机可以包括以下四种类型:

1.开关磁阻电机

开关磁阻电机作为一种新型电机，与其他类型的驱动电机相比，结构最简单。定子和转子是由普通硅钢片制成的双凸极结构。转子上没有绕组，定子装有简单的集中绕组。它具有结构简单牢固、可靠性高、重量轻、成本低、效率高、温升低、维修方便等优点。而且它具有DC调速系统可控性好的优良特性，同时满足恶劣环境下客观条件的要求，非常适合作为电动汽车的驱动电机。

2.永磁电机

根据定子绕组电流波形的不同，永磁电机可分为两种类型。一种是无刷DC电机，具有矩形脉冲波电流；另一种是永磁同步电机，它有正弦波电流。永磁电机的调节系统比交流异步电机简单。但由于永磁材料本身的限制，转子的永磁体在高温、振动、过流的情况下会引起退磁。

3.交流异步电动机

交流异步电机是目前工业上广泛使用的一种电机。其特点是定子和转子由硅钢片叠片而成，硅钢片两端由铝盖封装，定子和转子之间没有机械零件相互接触。它结构简单，运行可靠耐用，维修方便。交流异步电机比同等功率的DC电机相对效率高，质量轻一半左右。

4.直流电动机

在电动汽车发展的初期，很多电动汽车基本上都采用了DC电机方案。关键是看中DC电机的成熟产品，轻松的调节方式和出色的调速。但是，由于DC电机本身的短板非常突出，其机械结构复杂(电刷和机械换向器等)。)限制了其瞬时过载能力和电机转速的进一步提高。而且在长时间工作的情况下，电机的机械结构会造成损耗，增加维护成本。另外，电机转动时，电刷火花会使转子发热，浪费能量，使散热困难，还会造成高频电磁干扰。这些因素基本上会影响到具体的车辆性能。

新能源电动汽车驾驶员:内容简介

随着现代调节理论的发展，各种现代调节技术和微处理器在电动汽车驱动调节系统中发挥着至关重要的作用。电动汽车动态调节系统必将向多学科交叉和融合的方向发展，成为一个集机电一体化的智能系统。

(1)现状

目前交流异步电动机采用的调节方案有两种:矢量调节和直接转矩调节。对于永磁同步电机驱动来说，由于调节系统相当复杂，往往需要两种或两种以上的调节方案组合才能达到最佳的调节效果，比如利用最大转矩调节和弱磁调节的原理实现电机的效率优化和宽范围调速方案，以及转矩调节和PWM调节相结合的调节方案。

近年来，电动汽车驱动系统出现了几种新技术，如最佳效率调节、无速度传感器交流调速系统和高频交流脉冲密度调制技术。随颤纤着交流电机在电力传动系统中的应用，传统的线性调节算法，如Pl和PID调节方法，已经不能满足纯能量调节的要求。目前，各种现代调节技术已经应用于电动汽车的电机驱动调节系统，如模糊调节、自适应调节、神经网络和专家系统等。

(2)发展趋势

从I电动汽车的电机可以看出，交流电机仍将是未来电动汽车电机驱动系统的首选，其调节系统将随着电力电子技术的发展而优迅氏化，交流电机调节装置和调节技术将不断发展。随着现代调节理论的发展，各种现代调节技术和微处理器在电动汽车驱动调节系统中发挥着至关重要的作用。电动汽车动态调节系统必将向多学科交叉和融合的方向发展，成为一个集机电一体化的智能系统。

《电动汽车驱动与调节》旨在对纯电动汽车的驱动系统进行建模，深入研究电动汽车驱动系统速度闭环调节的稳定性怀疑和调节策略。根据两种电动汽车驱动系统的关键主要参数，建立了被控对象的简化数学模型，设计了PID调节器、自适应调节器、模糊调节器和预测调节器。借助于数值模拟，进行了大量的分析，研究了它们的调节性能。该书收录了作者近期的研究成果，对电动汽车的设计具有至关重要的指导意义。《电动汽车驾驶与法规》在理论上与实践相关，其研究成果颇为丰富。很容易理解和说明。可作为高校相关专业研究生、本科生，以及电动汽车及相关领域的工程师、研究人员的参考书。

看完小汽车系列的简介，你对新能源电动车司机有必要了解吗？那么，你的朋友们喜欢边肖汽车今天为你的朋友们介绍的内容知识吗？汽车边肖认为我们还需要更多的了解这些知识，因为未来新能源汽车的发展会非常好。最后，希望边肖汽车的简介能给朋友们解决问题。

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2、simulink中的battery充放电时,soc应该怎么变化

1、概述

  如果进行电池SOC的建模，常常会用到Simulink中的Battery模块，本期掘乎姿基于Matlab中的help文件，会大家概述Battery模块的用法。Simulink中的Battery模块如下图所示：
在这里插入图片描述
  双击Battery模块会出现参数设置的界面：
在这里插入图片描述
  如果为Battery charge capacity参数选择Infinite，则模块将电池建模为串联电阻器和恒压源。如果您为Battery charge capacity参数选择Finite，则模块将电池建模为串联电阻器和与充电相关的电压源。在有限情况下，电压是电荷的函数，具有以下关系：
在这里插入图片描述
  式中，SOC（荷电状态）是当前充电与额定电池容量的比率。V0是电池在空载时充满电时的电压，由额定电压Vnom参数定义。β是一个常数。

2、电池衰退模型

  对于具有有限电池充电容量的电池型号，可以根据放电循环的次数对电池性能退化进行建模。这种劣化称为电池衰退。
在这里插入图片描述
  式中，λAH是电池标称容量的乘数。λR0是电池串联电阻的乘数。λV1是电压V1的乘数。N是完成的放电循环次数。N0是模拟开始前完成的完整放电循环次数。AH是以安培小时为单位的额定电池容量。i(t)是瞬时电池输出电流。H(i(t))是瞬时电池输出电流的Heaviside函数。 如果参数为负，则此函数返回0，如果参数为正，则返回1。

3、热效应建模

在这里插入图片描述
  式中，T是电判绝池温度。T1是标称测量温度。λV是V0的参数温度相关系数。β的计算方法与 Battery Model 相同，
  内部串联电阻、自放电电阻和任何电荷动态电阻也是温度的函数：
在这里插入图片描述
  式中，λR是参数温度相关系数。

4、电池动力学模型

  可顷差以使用Charge dynamics参数对电池充电动态进行建模：
在这里插入图片描述
  No dynamics——等效电路不包含并联RC部分。电池的端电压和内部充电电压之间没有延迟。
  One time-constant dynamics——等效电路包含一个并联RC部分。使用第一个时间常数参数指定时间常数。
  Two time-constant dynamics——等效电路包含两个并联的RC部分。使用第一个时间常数和第二个时间常数参数指定时间常数。
  Three time-constant dynamics——等效电路包含三个并联的RC部分。使用第一个时间常数、第二个时间常数和第三个时间常数参数指定时间常数。
  Four time-constant dynamics——等效电路包含四个并联的RC部分。使用第一个时间常数、第二个时间常数、第三个时间常数和第四个时间常数参数指定时间常数。
  Five time-constant dynamics——等效电路包含五个并联的RC部分。使用第一个时间常数、第二个时间常数、第三个时间常数、第四个时间常数和第五个时间常数参数指定时间常数。
  下图为Two time-constant dynamics模型图：
在这里插入图片描述
  RRC1和RRC2是并联的RC电阻。分别使用第一极化电阻（First polarization resistance）和第二极化电阻（Second polarization resistance）参数指定这些值。
  CRC1和CRC2是并联的RC电容。时间常数τ使用关系式C=τ/R将R和C值关联起来。分别使用第一个时间常数（First time constant）和第二个时间常数（Second time constant）参数为每个部分指定τ。
  R0是串联电阻。使用内阻（Internal resistance）参数指定该值。

5、绘制电压-电荷特性

  快速绘图功能可让您可视化电池模型参数值的电压-充电特性。要绘制特性图，请右键单击模型中的Battery模块，然后从上下文菜单中选择Electrical > Basic 特性。软件根据模块参数值自动计算一组偏置条件，并打开一个图形窗口，其中包含模块的空载电压与荷电状态（SOC）的关系图。
在这里插入图片描述

6、参数设置

  Nominal voltage, Vnom
  电池充满电时的空载电压。
  Internal resistance
  电池内阻
  Battery charge capacity
  选择用于建模电池充电容量的选项之一：
  Infinite——电池电压与从电池汲取的电量无关。
  Finite——电池电压随着电量的减少而降低。
  Ampere-hour rating
  以安培小时为单位的最大（标称）电池电量。
  Voltage V1 when charge is AH1
  充电电平为AH1时的电池基波输出电压，由Charge AH1 when empty电压为V1参数指定。
  该参数必须小于标称电压Vnom。
  Charge AH1 when no-load voltage is V1
  充电为AH1参数时Voltage V1指定的空载输出电压对应的电池充电电平。

7、仿真

  以12V的铅酸电池模型为例，搭建的电池充放电模型如下图所示：
在这里插入图片描述
  其中，SOC Calculation表示安时积分法。仿真结果如下图所示：
在这里插入图片描述
  由此可知，Battery模型能很好的反应SOC的变化关系。

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3、要做电动汽车电池soc估计需要怎么开始

正确估计蓄电池的SOC，就能够在实现整车能量管理时，避免对电动汽车蓄电池造成损害，合理利用蓄电池提供的电能，提高电池的利用率，延长电池组的使用寿命。SOC估计有其特殊性，温度不同、倍率不同、SOC点不同，充放电效率也不同；电池放电倍率越大，放出电量越少；电池工作的温度过高或过低，可用容量降低；由于有老化和自放电因素的存在，SOC值需要不断修正。 1．放电实验法 放电实验法是最可靠的SOC估计方法，采用恒定电流进行连续放电，放电电流与时间的乘积即为剩余电量。放电实验法在实验室中经常使用，适用于所有电池。但它有两个显著缺点：一是需要大量时间；二是电池进行的工作要被迫中断。放电实验法不适合行驶中的电动汽车，可用于电动汽车电池的检修。 2．安时计量法 安时计量法是最常用的SOC估计方法。如果充放电起始状态为SOCO，那么当前状态的SOC为
（5-3） 式中，CN为额定容量；I为电池电流；η为充放电效率，不是常数。 安时计量法应用中的问题：电流测量不准，将造成SOC计算误差，长期积累，误差越来越大；要考虑电池充放电效率；在高温状态和电流波动剧烈的情况下，误差较大。电流测量可通过使用高性能电流传感器解决，但成本增加。解决电池充放电效率要通过事前大量实验，建立电池充放电效率经验公式。安时计量法可用于所有电动汽车电池，若电流测量准确，有足够的估计起始状态的数据．则它就是一种简单、可靠的SOC估计方法。 3．开路电压法 电池的开路电压在数值上接近电池电动势。电池电动势是电解液浓度的函数，电解液密度随电池放电成比例降低，用开路电压可估计SOC。镍氢电池和锂离子电池的开路电压与SOC关系的线性度不如铅蓄电池好，但根据其对应关系也可以估计SOC，尤其在充电初期和末期效果较好。 开路电压法的显著缺点是需要电池长时静置，以达到电压稳定。电池状态从工作恢复到稳定，需要几个小时甚至十几个小时，这给测量造成困难；静置时间如何确定也是一个问题，所以该方法单独使用只适于电动汽车驻车状态。开路电压法在充电初期和末期SOC估计效果好，常与安时计量法结合使用。 4．负载电压法 电池放电开始瞬间，电压迅速从开路电压状态进入负载电压状态，在电池负载电流保持不变时，负载电压随SOC变化的规律与开路电压随SOC的变化规律相似。 负载电压法的优点：能够实时估计电池组的SOC，尤其在恒流放电时，具有较好的效果。在实际应用中，剧烈波动的电池电压给负载电压法应用带来困难。解决该问题，要储存大量电压数据，建立动态负载电压和SOC的数学模型。负载电压法很少应用到实车上，但常用来作为电池充放电截止的判据。 5．内阻法 电池内阻有交流内阻（impedance，常称交流阻抗）和直流内阻(resistance)之分，它们都与SOC有密切关系。电池交流阻抗是电池电压与电流之间的传递函数，是一个复数变量，表示电池对交流电的反抗能力，要用交流阻抗仪来测量。电池交流阻抗受温度影响大，是在电池处于静置后的开路状态还是在电池充放电过程中进行交流阻抗测量，存在争议，所以很少用于实车上。直流内阻表示电池对直流电的反抗能力，等于在同一很短的时间段内，电池电压变化量与电流变化量的比值。在实际测量中，将电池从开路状态开始恒流充电或放电，相同时间内负载电压和开路电压的差值除以电流值就是直流内阻。铅蓄电池在放电后期，直流内阻明显增大，可用来估计电池SOC；镍氢电池和锂离子电池直流内阻变化规律与铅蓄电池不同，应用较少。直流内阻的大小受计算时间段影响，若时间段短于10ms，只有欧姆内阻能够检测到；若时间段较长，内阻将变得复杂。准确测量单体电池内阻比较困难，这是直流内阻法的缺点。内阻法适用于放电后期电动汽车电池SOC的估计，可与安时计量法组合使用。 6．线性模型法 C．Ehret等人提出用线性模型法估计电池SOC，该方法是根据SOC变化量、电流、电压和上一个时间点SOC值计算，建立的线性方程为 （5-4） （5-5） 式中，SOC(i)为当前时刻的SOC值；SOC（i-1）为当前一时刻的SOC值；△SOC(i)为SOC的变化量；U和I为当前时刻的电压与电流。β0、β1、β2、β3为根据参考数据，利用最小二乘法拟合得到的系数，没有具体的物理含义。上述模型适用于低电流、SOC缓变的情况，对测量误差和错误的初始条件，有很高的鲁棒性。线性模型理论上可应用于各种类型和在不同老化阶段的电池，目前只查到在铅蓄电池上的应用，在其他电池上的适用性及变电流情况的估计效果要进一步研究。 7．神经网络法 电池是高度非线性的系统，在它充放电过程中很难建立准确的数学模型。神经网络具有非线性的基本特性，具有并行结构和学习能力，对于外部激励，能给出相应的输出，能够模拟电池动态特性，来估计SOC。估计电池SOC常采用三层典型神经网络率：输入、输出层神经元个数由实际问题的需要来确定，一般为线性函数；中间层神经元个数取决于问题的复杂程度及分析精度。估计电动汽车电池SOC，常用的输入变量有电压、电流、累积放出电量、温度、内阻、环境温度等。神经网络输入变量的选择是否合适，变量数量是否恰当，直接影响模型的准确性和计算量。神经网络法适用于各种电池，缺点是需要大量的参考数据进行训练，估计误差受训练数据和训练方法的影响很大。 8．卡尔曼滤波法 卡尔曼滤波理论的核心思想，是对动力系统的状态做出最小方差意义上的最优估计。应用于电池SOC估计，电池被看成动力系统，SOC是系统的一个内部状态。估计SOC算法的核心，是一套包括SOC估计值和反映估计误差的、协方差矩阵的递归方程，协方差矩阵用来给出估计误差范围。该方法 适用于各种电池，与其他方法相比，尤SOC于电流波动比较剧烈的混合动力电动汽车电池SOC的估计，它不仅给出了SOC的估计值，还给出了SOC的估计误差。 对各种估算方法的优缺点、适用场合进行比较分析，比较分析结果见表5-5。

4、电动汽车入网技术（V2G）是什么？

（1）V2G概念电动汽车——电网互动技术(Vehicle to Grid，V2G)指以智能电网技术为支撑，电动汽车与电网之间通过双向通信，将处于停驶状态的电动汽车作为可移动的分布式储能单元，实现能量在电动汽车与电网之间双向流动(充、放电)。在电动汽车电池电量不足时，可作为电网的负荷从电网获取电能，在电动汽车电池电量充足且满足用户行驶需求时，电动汽车可作为电网的储能设备或备用电源将剩余可控电能反向输送到电网中，实现电动汽车与电网互动，提供相关调峰调频、黑启动等辅助服务。 V2G 技术是智能电网技术的重要组成部分，可以实现电动汽车与电网间的能量双向、可控和实时运动。电动汽车充放电控制装置需要满足电动汽车和电网的信息交互功能，对交换能量、电网运行状态、电价信号、车辆信息、电池状态、费用等信息在两者间进行传递。因此，V2G 技术是融合了电力电子技术、通信技术、调度和计量技术、需求侧管理等的高端综合应用，V2G 技术的实现将使电网技术向更加智能化的方向发展。

（2）未来规模化的电动汽车充电将给电网的运行带来深远的影响和挑战,新能源接入、电力系统安全经济运行与电动汽车充放电三者之间的相互作用和关系,是新能源电网和电动汽车发展面临的重要问题。为了适应智能电网的要求，提高电网、电动汽车入网运行管理水平，需要构建全面的、协调的、可操作的电动汽车入网调控体系。由于电动汽车具有储存电能的能力，在系统负荷低谷或电价低廉时段电动汽车可以进行充电，在系统负荷高峰或电价较高时段则可以通过充放电装置对电网进行放电，从而达到削峰填谷的作用。电动汽车电池充放电方式的转换速度极快，可以有效平抑由分布式发电单元出力所引发的功率波动以及电压偏移等问题。（3）目前的研究大体有以下几个方面：a: 研究大量电动汽车广泛入网对电力系统安全稳定运行的影响b:建立电动汽车充放电行为的数学模型，提出电动汽车充放电最优调度方案，发展快速有效的计算方法实现电力系统对电动汽车充放电的协调有序控制c:提出电动汽车大规模应用在 交通领域、电力领域和环保领域的经济效益计算模型，评估电动汽车行业的经济价值，为电动汽车的进一步推广应用提供参考。

5、技术先行！北汽集团首获电动汽车控制领域出海专利，这项专利如何应用？

本专利提供了一种电动汽车续驶里程估算和能量管理方法。将驾驶员的驾驶习惯、动力电池的当前状态和衰减以量化的形式引入驾驶员模型，通过计算补偿因子实现对车辆剩余续驶里程的精确估算，解决了传统基于线性模型的续驶里程估算方法精度低的缺陷，大大提高了估算精度。

智能汽车电子控制系统是整车控制过程中非常重要的系统组成部分。尤其是在新能源汽车行业，尤其是纯电动汽车行业。该控制系统主要由VCU、ADAS、制动系统、EPS和中央控制系统组成，根据两款电动轿车驱动系统的主要参数，建立了简化的被控对象数学模型，设计了PID控制器、自适应控制器、模糊控制器和预测控制器，利用数值仿真进行比较分析并研究了其控制性能。 

交流电机仍将是未来电动汽车电机驱动系统的首选。其控制系统将随着电力电子技术的发展而不断优化，交流电机控制装置和控制技术将不断发展。随着现代控制理论的发展，各种现代控制技术和微处理器在电动汽车驱动控制系统中发挥了重要作用。电动汽车的动态控制系统必然向跨学科、集成化方向发展，成为机电一体化的智能系统。

要知道的是能量管理系统可以控制充电模式，显示当前剩余电量，实现充电提醒。然而，对数据采集模块的功能提出了准确性、可靠性和安全性的要求。通过采集模块的全面监控，使电池始终处于工作状态，可以实时监控电池的状态，防止过充，从而有效提高电池组的使用寿命和利用率。电池出现故障后，可以及时修复，电池运行效率和安全性大大提高。

6、能量流分析的纯电动汽车电耗优化的研究是什么？

1、能量流分析是了解车辆能量利用和优化车辆经济性的有效途径针对能耗大的问题，设计了纯电动汽车的能量流测试方案，完成了主要零部件的性能对标测试分析；通过理论分析，影响功耗的数学模型及基于值因子的优化参数选择方法；基于巡航功耗仿真分析模型，从电驱动系统从系统效率提升、滚动阻力优化、制动能量回收和附件控制策略优化等方面进行定量功耗优化分析。实车应用测试结果表明，优化后的整车能量流动效率显着提升，DC电效率提升至90%，制动能量回收率提升至18%如上所述，NEDC工况下整车的功耗降低了13.78%，进一步提高了纯电动汽车能源利用的经济性。能量流测试是分析新能源汽车能耗的重要方法。

2、通过能量流测试，您可以全面了解车辆功耗分布；定量寻找样车与标杆车型的差异能耗差异；确定提高功耗水平的最有效方法同时预测不同改善措施对整车功耗的影响程度。本文分别研究了常温行驶工况和常温慢充HIOKI功率分析仪用于相关分析数据收集和分析。测试整车减速机传动效率，提高传动效率接近95%，处于较好水平；额定功率下的 DC效率约93.6%，额定功率下OBC充电效率达到95%单件测试在一个更好的水平，考虑到整车的能量流动测试中相关数据偏低，可能需要在控制策略层面面对相关的附着策略得到优化。

3、纯电动汽车能量流测试分析了常温行驶和常温充电时的能量流分布核心部件功耗的标杆测试与分析。建立影响整车功耗的数学模型和依据基于巡航的车辆功耗优化分析模型[J].提出一个基地基于价值因子的优化参数选择方法。选择电机效率、滚动阻力系数、制动恢复和优化了几个高值优化参数，例如附件控制策略和量化不同参数和优化策略对整车功耗的影响分析。

4、整车优化后的能量流动效率得到显着提升，NEDC工况下，整车功耗降低13.78%，进一步提升纯电动汽车能源利用的经济性能，说明该方法对纯电动汽车功耗控制具有很强的参考意义。