基于Simulink模型的太阳能汽车电池性能仿真和分析

基于Simulink模型的太阳能汽车电池性能仿真和分析

与燃料驱动汽车不同，太阳能汽车没有快速充电系统，因此需要对电池在不同道路条件下的性能进行研究。该研究的仿真分析基于Simulink建立的太阳能汽车模型，模型中假设电池为满电状态，并忽略温度和电池老化带来的影响。

图1为太阳能汽车电驱动系统模块图，太阳能板通过充电控制器给电池充电，充电控制器也将电池电能输送到直流电机。

本文中用到的电池模型为戴维南电池模型，如图2所示。若输出功率为P，那么电流IL的计算公式为：

在时间t内的总充电电荷可以表示为Qdis=ILt，相应的电池SOC

其中C为电池容量。

图1　太阳能汽车电驱动系统模块

图2　戴维南电池模型

本文中直流电机功率计算模型驱动力可表示为：

在充电控制器中有4个设置点，2个防过冲，2个防过放。通过以上数学模型建立相关的Simulink模型，并整合到一起得到太阳能汽车的整体模型如图3所示。

通过在不同车速下进行仿真，得到如图4所示电机功率、电池SOC值和电池终端电压的变化情况。

由图4可知，SOC值在最高车速时下降最快。图5为相同距离、最高车速行驶时间不同时电池SOC值变化情况，曲线（a）、（b）、（c）分别为最高车速行驶距离为总距离的90%、60%、30%时的SOC值变化，曲线（d）为负荷增加时最高车速行驶了总距离30%时SOC值变化。由图5可知，太阳能汽车在低速时消耗能量更少。

图3　太阳能汽车模型

图4　车速、电机功率、SOC值和电池终端电压变化

图5　电池SOC值变化

Abdullah Al Mahmud et al. ProceedingsofInternational ConferenceonElectrical InformationandCommunicationTechnology（EICT 2015）.

编译：孙志祥