基于matlab/simulink的纯电动装载机的动力系统的仿真研究

(长安大学 陕西 西安 710000)

一、装载机的工况分析

纯电动装载机最常见的作业方式有I型，L型，T型和V型，其中以V型的作业方式是最常见且效率比较高的作业方式。

V型作业方式

经过分析，ZL50纯电动装载机的功率需求如图所示：

二、纯电动装载机控制策略研究

本文设置纯电动装载机的功率正常工作需求时的控制策略，功率需值为preq,Pc/Pb是超级电容/蓄电池提供的功率，pav为平均功率，SOCc/SOCc min/SOCc max是超级电容荷电状态与最大/小值。

纯电动装载机动力系统为电机供电时的控制策略：

当电机的功率需求Preq为正且小于输出平均功率Pav+时，此时蓄电池单独供电。即：Pb=Preq，Pc=0；

当电机的需求功率Preq大于输出平均功率Pav时，要根据超级电容的荷电状态SOCc的状态进行分析，假如超级电容的荷电状态SOCc大于其最小值SOCc min时，此蓄电池和超级电容配合放电为电机供电。即：若Preq >0，Preq > Pav，SOCc>SOCc min，则Pb=Pav+，Pc=Preq-Pb；

当电机的需求功率Preq大于输出平均功率Pav时，要根据超级电容的荷电状态SOCc的状态进行分析，假如超级电容的荷电状态SOCc小于其最小值SOCc min时。即：若Preq >0，Preq > Pav，SOCc

三、仿真结果分析

若纯电动装载机的动力系统只是单一的蓄电池，那么电机所需的功率都将由电池来提供，如图可知，其存在很多的峰值功率，对蓄电池是一种伤害，会造成蓄电池寿命降低。

若纯电动装载机的动力系统采用复合电源，在电机需求功率是，超级电容和蓄电池通过上文中制定的控制策略进行相应的能量分配，如图所示，上图为电机需求的功率通过控制策略分配后，需要复合电源各部分输出的功率，由于本文设定的功率阀值为35kw，所以电池的功率输出均在35kw，不高于35kw的功率都由蓄电池来提供；需要超级电容输出的功率，在功率需求超过35kw时，超级电容提供超出35kw的功率。此时电池的输出将不会存在峰值，这样对于电池也是一种保护。

四、对比分析

本文过对纯电动装载机的具体工况进行分析，然后对其作业的方式进行比较，采用最合适的工作方式；结合实际情况，对纯电动的装载机的作业具体功率需求进行分析，然后再Matlab软件中制定一整个循环工况。之后对单一动力源和复合动力源进行建模，通过对两种模型的仿真分析，得出对于纯动力装载机来说，复合动力系统相对于单一蓄电池具有很多的优点，是一个很好的发展趋势。