基于驾驶策略优化的太阳能电动汽车纵向动力学建模与仿真

2017-12-02

汽车文摘 2017年10期

提出了一种太阳能电动汽车的通用模型。对汽车电气系统（由402个单晶硅构成6m2的太阳能电池、容量为5kWh的锂离子电池系统和电机）和车辆动力学模型进行建模。建立的电机模型为常用的无刷直流电机，建模的理论为基尔霍夫电压法和牛顿第二定律。太阳能阵列模型用来计算单晶硅太阳能电池的电流输出变化。锂离子电池系统模型基于放电曲线，给出电压相对于电流的变化趋势。车辆的纵向动力学建模受到空气阻力、轮胎滚动阻力、车轮轴承摩擦、惯性、坡度阻力等参数的影响。对太阳能电动汽车长距离比赛进行了仿真。参考世界太阳能汽车挑战赛，对赛道进行模拟。道路的经度、纬度，以及高度数据由比赛技术委员会在比赛前提供，共设4250个点。对上述数据进行笛卡尔转换和插值，得到48090个点，这样就完成了太阳能电动汽车纵向动力学建模。

建模完成后，需要对太阳能电动汽车进行策略优化。策略优化的主要任务是，确定太阳能电动汽车沿着比赛路线巡航的最佳速度曲线，以便更好地进行比赛。优化过程在比赛时进行，并考虑风向、风速、太阳辐照度、温度、交通流量和不可预知的环境因素所造成的影响。优化目标是尽可能地缩短参赛汽车的比赛时间。所采用的优化策略为Big Bang-Big Crunch（BB-BC）优化策略。根据优化策略，可以得到速度的优化曲线（图1）。