基于駕駛策略優化的太陽能電動汽車縱向動力學建模與仿真

基于駕駛策略優化的太陽能電動汽車縱向動力學建模與仿真

提出了一種太陽能電動汽車的通用模型。對汽車電氣系統（由402個單晶硅構成6m2的太陽能電池、容量為5kWh的鋰離子電池系統和電機）和車輛動力學模型進行建模。建立的電機模型為常用的無刷直流電機，建模的理論為基爾霍夫電壓法和牛頓第二定律。太陽能陣列模型用來計算單晶硅太陽能電池的電流輸出變化。鋰離子電池系統模型基于放電曲線，給出電壓相對于電流的變化趨勢。車輛的縱向動力學建模受到空氣阻力、輪胎滾動阻力、車輪軸承摩擦、慣性、坡度阻力等參數的影響。對太陽能電動汽車長距離比賽進行了仿真。參考世界太陽能汽車挑戰賽，對賽道進行模擬。道路的經度、緯度，以及高度數據由比賽技術委員會在比賽前提供，共設4250個點。對上述數據進行笛卡爾轉換和插值，得到48090個點，這樣就完成了太陽能電動汽車縱向動力學建模。

建模完成后，需要對太陽能電動汽車進行策略優化。策略優化的主要任務是，確定太陽能電動汽車沿著比賽路線巡航的最佳速度曲線，以便更好地進行比賽。優化過程在比賽時進行，并考慮風向、風速、太陽輻照度、溫度、交通流量和不可預知的環境因素所造成的影響。優化目標是盡可能地縮短參賽汽車的比賽時間。所采用的優化策略為Big Bang-Big Crunch（BB-BC）優化策略。根據優化策略，可以得到速度的優化曲線（圖1）。

圖1 速度優化曲線

該優化策略所獲得的速度結果，為將來設計太陽能電動汽車提供了依據。

刊名：Int.J.Vehicle Design（英）

刊期：2017年第73期

作者：Aykut Ozgun Onol et al

編譯：野晨晨