混合动力电动车能源管理系统的分析
摘要：当今世界，经济社会快速发展，人们的生活水平不断提高，对出行工具及交通工具的需求量增加。而随着电动车数量和性能指标都各不相同。如何在满足更多用户要求下尽可能延长电池使用寿命、减少排放污染环境成为一大难题。因此设计了混合动力电动汽车系统来取代纯化学能发电设备是必然趋势。本文首先讲了混合动力电动车能源管理系统，接着阐述了混合动力电动车能源管理系统总体方案设计，最后提出了混合动力电动车能源管理系统模型的建立。
关键词：混合动力电动汽车能源管理
混合动力电动车是指以两种及以上车型为主要设计目标并采用不同驱动系统共同协作工作模式（包括纯电动和电池供应式）的一种汽车类型。这种混联行驶方式可以有效解决传统燃油经济性差、排放污染大，污染严重这一问题。混合动力电动车是未来汽车行业发展的方向，混联行驶方式可以有效解决传统燃油经济性差、排放量差、污染严重这一问题。混合动力电动车系统的开发是以环保、节能为目的，它具有可充电性和快速响应特性。混合动力电动车的能源管理方案是一种可以有效地利用现有资源减少污染、提高经济效益，满足电动汽车发展和使用要求的新技术解决方案。它通过对能量管理系统进行改进使其性能得到改善。因此研发基于混联行驶方式下电池管理系统对减少污染排放以及电动汽车发展都有重要意义[1]。
1混合动力电动车能源管理系统简介
1.1混合动力电动车能源管理系统概述
混合动力电动车系统由燃料电池组、多回路的控制策略及驱动电路组成。它具有多种优点包括：能量管理效率高，可大幅度提高行使电量使用率；节能降耗效果显著，能够满足不同工况下对电动汽车所需功率和转矩要求；有良好制动性能以及减少尾气排放污染；燃料经济性好，而且来源广泛（主要指减少汽油、柴油的消耗）等特点。混合动力电动车系统由车载电源、蓄电池组及控制电路组成[2]，同时在汽车正常工作状态下保证足够功率输出，以满足电动小车及各种类型车辆续航里程和节能减排的目标。因此需要一套能够根据不同工况条件实时控制燃料消耗量，并使之稳定化的能源管理系统（EPC）作为该混合动力电动车能控汽油机以及尾气排放污染减少系统设计开发所需的关键技术工具。由于电池组的能量管理模式会对其可充电特性造成影响，且蓄电池具有充放电时间间隔短、循环使用寿命受限制等缺点。所以在设计和开发混合动力电动车能源管理系统时需要考虑到以上诸多因素。
1.2国内外能源管理系统发展状况
在20世纪80年代，国外就已经有了混合动力电动汽车的研发，并通过对其性能、能源管理技术等方面来进行分析，最终提出可行性较好的产品。目前主要是两种类型：一是纯电池式混合动力系统；二是燃料电池热管理系统。美国是最早开始研究和使用这种系统的国家，以及德国都是很早就对于这项课题有所了解，并且投入大量人力物力财力去做了深入细致地研究工作。日本在1992年对其技术上有突破性创新，成功推出了世界上第一台混合动力电动汽车。中国在20世纪90年代中期才开始进行商业化的电池生产计划，虽然是以纯电动车为主，但是因为其蓄冷技术还不够完善成熟、充电效率也还有待提高等原因导致短期内我国市场容量有限。但随着时间推移和实验条件不断改善以及国家政策调控一系列使得国内产品性能有了很大提升，同时伴随经济效益明显增强优势显著增加，使中国混合动力电动汽车产业发展迅速加快[3]。
1.3混合动力电动车能源管理系统特点
能源管理系统是一种先进的计算机技术在现代社会中应用，它以控制发动机、传动系统和机械制造等相关单元实现自动化管理。其主要由可再生新能量汽车及电池组成。利用环境友好型智能工具代替人工繁杂冗余操作。与传统燃油经济性相比混合动力电动车能更有效地减少尾气排放量：一是可以通过改变油门启闭的方式达到节能减排；二是根据电动势场分布，合理安排蓄电池组容量和使用寿命等控制技术要求，实现能量管理的智能化；三是可以根据不同用户对电池组容量和充电时间等控制要求，通过调节能源管理系统中蓄电端电压、输出功率大小以及用电量来控制电路设计。而目前，混合动力电动汽车的能源管理主要是采用车载电源，将汽油、柴油等各种燃料通过能量转换装置转化成机械能储存在电池中。这样就减少了对蓄电池的过度使用，保护了环境，同時也为电动汽车提供更加绿色环保、节能节电和低碳发展等优势。
2混合动力电动车能源管理系统总体方案设计
2.1混合动力电动车能源管理系统的要求
1、优化性能：系统必须支持多台电机的输出和汽车自身具有良好的动态响应速度。因此要求其能满足车载电源、电池及其控制系统之间与所有用电设备处于最佳匹配状态。在保证车辆能够正常驾驶且爬坡能力较强时，可采用不同类型发动机转速，以减少燃油消耗、延长车速以及提高行驶安全性等目标为目的；同时，还要求其能满足不同发动机功率输出特性的控制。
2、在确保车载电源、电池