电池组直接供电对电动汽车驱动性能的影响

2024年3月3日发(作者：比亚迪e6纯电动车)

第ｌ５卷第１１期　电　机　与　控　制　学　报　Ｖ０１．１５　Ｎｏ．１１　２０１１年１１月　ＥＬＥＣＴＲＩ　Ｃ　ＭＡＣ　ＨＩＮＥＳ　ＡＮＤ　Ｃ　０ＮＴＲＯＬ　ＮＯＶ．　２０１１　电池组直接供电对电动汽车驱动性能的影响　刘平　，　刘和平　，　郭强　，　付强　（１．重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室，重庆４０００４４；２．威斯康星大学密尔沃基分校　电气工程与计算机科学系，美国密尔沃基ＷＩ５３２１１）　摘要：为了给电动汽车驱动系统的参数匹配和电机控制器的技术改进提供理论依据，通过分析动力电　池组直接供电的电机驱动系统特性，研究其对电动汽车整车性能的影响。依据动力电池的简化等效模　型，从负载角度分析讨论了电池的放电特性；并以由奥拓车改装成的纯电动汽车运行工况为例，研究得到　４８Ｖ电池组放电特性的仿真与实测结果。结合异步电机机械特性和驱动系统特性实例分析，深入讨论　了电池组直接供电的驱动系统对整车性能的影响。研究结果表明，由于电动汽车运行工况复杂多变，电　池组直接供电存在控制器电压波动频繁、系统大功率需求时电压跌落与供电能力不足等问题，致使电机　驱动系统的最大转矩输出与效率的恶化，以及整车最高车速、爬坡及加速能力的降低。　关键词：电动汽车；异步电机；机械特性；电池放电特性；动力性能；电压波动　中图分类号：Ｕ４６９　文献标志码：Ａ　文章编号：１００７—４４９Ｘ（２０１１）１１—００２７～０６　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｄｉｒｅｃｔ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｏｎ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ　ＬＩＵ　Ｐｉｎｇ　，ＬＩＵ　Ｈｅ　ｐｉｎｇ　，ＧＵＯ　Ｑｉａｎｇ　，ＦＵ　Ｑｉａｎｇ　（１．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ＆Ｓｙｓｔｅｍ　Ｓｅｃｕｒｉｔｙ　ａｎｄ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００４４，Ｃｈｉｎａ；２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｗｉｓｃｏｎｓｉｎ—Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ　Ｗ１５３２１　１，ＵＳＡ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｏｐｔｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒ　ｍａｔｃｈｉｎｇ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ（ＥＶ）ｄｒｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｍｏｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｆｏｒ　ＥＶ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ，ｂｙ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｒｉｖ—　ｉｎｇ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｄｉｒｅｃｔ－ｐｏｗｅｒｅｄ　ｍｏｔｏｒ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ａ　ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｍｏｄｅｌ，ｔｈｅ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｗｅｒｅ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｌｏａｄ　ｐｏｉｎｔ．Ｔａｋｉｎｇ　ａ　４８Ｖ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｐａｃｋ　ｐｏｗｅｒｅｄ　ｐｕｒｅ　ＥＶ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ａｎ　ａｌｔｏ　Ｃａｒ　ａｓ　ｎａ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ａｎｄ　ｔｅｓｔｅｄ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｗｅｒｅ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｕｔ　ｕｎｄｅｒ　ａ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ａｓｙｎ—　ｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｏｆ　ｍｏｔｏｒ　ｄｒｉｖｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｄｉｒｅｃｔ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｏｎ　ＥＶ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ｉｎ—ｄｅｐｔｈ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ，ａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔ—　ｅｄ　ａｎｄ　ｃｈａｎｇｅａｂｌｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＥＶ．ｔｈｅｒｅ　ａＩ℃ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｗｉｔｈ　ｆｒｅｑｕｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｍｏ—　ｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ｖｏｈａｇｅｓａｇｓ　ａｎｄ　ｉｎｓｕｆｉｆｃｉｅｎｔ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｐｏｗｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｄｉｒｅｃｔ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｗｈｅｎ　ｈｉｇｈ　ｐｏｗｅｒ　ｉｓ　ｒｅｑｕｉｒｅｄ．Ｔｈｅｓｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｌｅａｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｔｏｒｑｕｅ　ｏｕｔｐｕｔ　ａｎｄ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｍｏｔｏｒ　ｄｒｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｓｐｅｅｄ，ｃｌｉｍｂｉｎｇ　ａｎｄ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ　ａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ＥＶ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ；ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒｓ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｂａｔｔｅｒｙ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃｈａｒａｃ—　ｔｅｆｉｓｔｉｅｓ；ｄｒｉｖｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ；ｖｏｌｔａｇｅ　ｖａｒｉａｔｉｏｎ　收稿日期：２０１ｌ一０３—３１　基金项目：国家“８６３”计划基金项目（２００３ＡＡ５０１３５０）；中央高校基本科研业务费资助（ｃＤＪｘＳｌｌ１５０００２）　作者简介：刘　平（１９８３一），男，博士研究生，研究方向为电力电子、电动汽车驱动控制；　刘和平（１９５７一），男，博士，教授，博士生导师，研究方向为电力传动及其控制技术、电动汽车；　郭强（１９８４一），男，博士研究生，研究方向为电力电子、电动汽车充电机；　付强（１９８４一），男，博士研究生，研究方向为电力电子、智能电网。　

２８　电机与控制学报　第ｌ５卷　０　引　言　新能源汽车的发展基于两个前提：环境污染　和能源危机。在此形势下，世界各国的汽车制造　越高，所需的电池串联节数就越多，电池组质量就越　大。低压系统所需电池节数少（由于各单体电池的　差异导致系统失效的机率会比电池节数多的系统更　小）；绝缘等级要求低；更宜使用ＭＯＳＦＥＴ器件降低　控制器成本；可较好地实现电动汽车轻量化、低成　本；以及满足续驶里程和加速时间优化条件的电池　一商纷纷投入大量资金用于电动汽车的研发…。我　国早在２０００年底就设立了８６３电动汽车重大专　项，且近日１６家央企由国资委牵头又成立了央企　电动车产业联盟，从整车制造到电池生产以及充　电站基础配套设施建设，覆盖了电动汽车产业链　车辆的最优质量比。因此用于市区行驶的纯电动　汽车更倾向于选择由铅酸或磷酸铁锂电池组直接供　电的低压方案。但这种方案存在以下问题：在同车　的各个关键环节。　当前最具产业化前景的零排放车辆无疑是　适用于市区行驶的微型纯电动汽车。这类车辆　更倾向于选择低压系统且由铅酸或锂电池组直　接供电。同时作为电动汽车的关键部件之一的　电机驱动系统其性能直接决定着电动汽车运行　性能的优劣　Ｉ３　Ｊ。异步电机的动力特性极为接　近理想车辆驱动场，是纯电动汽车驱动系统极具　竞争力的选择，能满足电动汽车电驱动系统动静　态特性好、调速范围宽等性能指标　Ｊ。近年　来，文献［５］从整车驱动角度分析提出了电动汽　车电机驱动系统的理想动力特性。文献［６］研究　了外加电压的变化对永磁同步电动机性能的影　响。文献［７］分析了电动机机械特性对推进系统　性能的影响，未对异步电机机械特性本身的影响　因素进行分析。文献［８］深入研究了鼠笼异步电　动机的机械特性，为鼠笼异步电机的研究提供实　用的数学模型。文献［９］针对长期在电压偏差条　件下运行的电机，对其内部损耗变化的一般规律　进行了系统研究。而分析电动汽车工况下电池　组直接供电存在的问题及其对整车性能影响的　文献，尚未见报道。　本文以４８Ｖ电池组直接供电的纯电动汽车异　步电机驱动系统为研究对象。从负载角度分析电　池放电特性；根据异步电机枢机特性分析供电电　压变化对电机最大输出转矩的影响，并结合驱动　系统特性实例分析，研究了直接供电对整车性能　的影响。　１微型纯电动汽车驱动系统　电动汽车结构多样，且他们的结构和许多性能　以及技术参数都有其本身的特征　Ｊ。本文的纯电　动汽车单电机驱动。其结构组成如图１所示。　目前对于不同类型的电动汽车尚无标准的系统　电压，且电压等级差别很大。系统电压影响着电动　汽车的匹配设计和性能等多个方面　３　。系统电压　型配置情况下相同工况运行时低压系统相比高压系　统的电池组输出电流更大，端电压波动及线路压降　更明显。　图１纯电动汽车驱动系统结构　Ｆｉｇ．１　Ｄｒｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｐｕｒｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　２　电动汽车用动力电池特性动态分析　关于动力电池电压特性的一般认识如下＿Ｊ　：　１）同一组电池，相同荷电状态（ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｃｈａｒｇｅ，　ｓｏｃ）下，电池电压因放电电流的大小而变化，放电电　流越大，电压越低，在没有电流的情况下电压最高；　２）温度越低，同等容量电池的电压越低；在低　温条件下，电压平台和可用容量的下降都更明显；　３）随着循环的进行，电池性能劣化，放电平台　降低，相同电压所代表的容量也相应变化。　动力电池的工作过程是一个与电流、功率、温度　和ＳＯＣ等多种因素密切相关的电化学过程。以从　目前的研究成果来看，很难用一个完美的电池模型　来精确地描述所有的电池性能。因此人们利用各种　手段和方法来建立不同类型的电池模型，从而更加　具体的描述电池的各项性能，例如等效电路模型、电　化学模型、有限元模型、计算流体力学模型及分段数　学模型等　卜Ｈ］。各种类型的电池模型都有各自的　特点，而对于本文所要研究的车载蓄电池系统特性　可简易地如图２所示进行模拟。　

第１　１期　刘平等：电池组直接供电对电动汽车驱动性能的影响　２９　图２电池等效电路模型　Ｆｉｇ．２　Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ｂａｔｔｅｒｙ　在放电过程中，动力电池的端电压可表达为　＝　一（Ｒｉ＋Ｒｃ），，　（１）　式中：　，和Ｒ；分别为动力电池的开路电压及其内　阻，它们与动力电池荷电状态有关；Ｒ　为导线电阻；　，为动力电池的放电电流。　动力电池接线端处的放电功率可表示为　．　１，　Ｐｔ＝ＩＶｏ一（　＋　ｃ），２　赢　一　（　（志　（２）　式中Ｒ　为负载电阻。　等效模型中Ｒ　阻值变化时，负载端所能获得的　ｒｌＤ　最大功率发生在—￣￣ｓ　ｉ　ｔ＝０的条件下。由戴维宁定理　ａＫ一　和诺顿定理分析可知，当负载电阻与　；＋Ｒ　相等　时，负载端可以获得最大功率，最大功率为　ｌ／２　Ｐ，ｍａｘ　。　（３）　最大功率时对应的放电电流为　ｌ，　２　赢（　；＋Ｒ　　。）。　（４）　当电动汽车运行于启动和加速等工况下，动　力电池需要瞬问大电流放电。然而由动力电池　的放电机理和式（１）～式（４）可知，电池的放电　能力有限，不能提供无限大的瞬时放电电流，而　且放电电流的突然增大将导致输出端电压急剧　下降。　以奥拓汽车为原型车改制成采用４８　Ｖ磷酸　铁锂电池组驱动系统的纯电动汽车，构成本文的　仿真和实验平台。图３（ａ）所示为电动汽车运行　于某工况下电池组放电特性的仿真曲线，图３　（ｂ）为实测曲线。由这两组曲线可知在电动汽车　运行过程中动力电池的输出端电压变化很频繁，　且波动范围很大，图３（ｂ）所示实测值在４１　Ｖ和　５０Ｖ之间波动。　圣萎４。　一＂２￣０．９５　０曲．８５线　熟余电量　（　真５０　４８　４　４４　４２　４Ｏ　ｔｌｓ　（ｂ）实测曲线　图３电池组放电特性仿真和实测曲线　Ｆｉｇ．３　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｃｕｒｖｅｓ　ｏｆ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｐａｃｋ’ｓ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　３　纯电动汽车驱动系统特性及影响分析　３．１异步电机理想特性分析　异步电机的等效电路如图４所示［　。可以得到　Ｕ　＝Ｒ　，　＋ｊ∞　，　＋ｅ　，　（５）　，２　ｅ　：ｊ　。　（６）　ｒ　式中：　、　、　和　分别为定子侧的电压、电流、自　感和电阻；，　为定子电流的激磁分量；　为转子磁　通角频率；￡　和Ｌ　分别为转子自感和互感；　垒１一　，２　意；ｐ为电机极对数；ｅ　为反电动势。　图４异步电机等效电路　Ｆｉｇ．４　Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｏｆ　ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　当电机角速度不断增加时，反电动势和无功电　压ｊ　。　Ｉｓ也相应增加。　另外由电机原理可知，异步电机的最大电磁转　

３０　矩　可以表示为　３ｐ　２一电机与控制学报　第ｌ５卷　值小到越来越接近控制器Ｂ的限流值（最低限流　１１［ｒ　值）时，控制器Ａ、Ｂ和ｃ测试得到的峰值转矩就会　一７　越来越接近。　。同时从图６又可以看出，控制器Ｃ测试得到的　式中　。、　和Ｒ　分别为定子电抗、转子电抗和转子电　阻。可以看出在某个固定转速下，若转差ｓ保持恒　定，则电机输出的最大电磁转矩与相电压幅值的平方　成正比。只改变定子电压大小并保持异步电机其他　峰值转矩与设计值在低速范围内较接近，但在基速　区附近（图６阴影区）峰值转矩却比设计值有明显　下降，而且恒转矩区也比设计值更窄（在１　６００　ｒ／ｒａｉｎ　时曲线开始下降，未到基速３０００　ｒ／ｍｉｎ）。这也是由　参数不变可得到一组机械特性曲线，如图５所示。　压　图５转矩和定子电压关系曲线　Ｆｉｇ．５　Ｒｅｌａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｏｒｑｕｅ　ａｎｄ　ｓｔａｔｏｒ　ｖｏｌｔａｇｅ　从式（７）和图５可以看出，降电压后的机械特　性曲线峰值转矩与起动转矩都正比于定子电压的平　方；最高转速和最大转矩时的临界转差率都与电压　无关；定子电压下降后，异步电机的起动转矩和最大　转矩都明显降低。　３．２异步电机驱动系统特性实例分析　电动汽车电机驱动系统的性能测试方法多样，　从整车驱动特性和匹配标定角度考虑，本文搭建了　异步电机驱动系统测试台架。该台架主要由额定　４８　Ｖ２００　Ａｈ的磷酸铁锂电池组、异步电机、电机控制　器、转矩转速传感器以及额定１００　Ｎ?ｍ的磁粉加　载器等组成。其中电机额定电压为３３　Ｖ；额定和最　大功率分别为５　ｋＷ和２０　ｋｗ。采用３个具有限流　功能的控制器驱动异步电机，测试得到电机输出峰　值转矩。测试峰值与理想峰值的对比结果如图６所　示。图６中控制器Ａ、Ｂ和Ｃ分别为英国的ＰＧ　ＡＣＴ４６５Ｌ、美国的Ｃｕｒｔｉｓ　１２３６—５３０１和自行研制的　控制器，其交流电流限制值依次为４６０、３５０、６００　Ａ。　由图６可知，在基速区内，控制器输出的电流越　小，电机输出的峰值转矩就越小，即由于控制器的最　大输出电流受到了限制使得电机相绕组的灌入电流　被限制，且由３个电流受限的控制器测试得到的电　机峰值转矩达不到设计值。然而，在高速区，当电机　转速不断上升时，相绕组的反电动势增加，而实际使　用中电池电压却出现较大跌落，这就形成供电电压　与反电动势之间的电压差值越来越小，致使相绕组　能够被灌人的电流越来越小。当能被灌入的相电流　相绕组被灌入的电流不足所致。　ｎ／（ｒ?ａｒｉｎ　）　图６异步电机最大转矩实测值与设计值对比　Ｆｉｇ．６　Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｍｅａｓｕｒｅｄ　ｍａｘｉｍｕｍ　ｔｏｒｑｕｅ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ　３．３驱动系统的实际特性对电动汽车的影响　根据车辆动力学原理＿】钊可知，车辆在直线行驶　中所受的阻力有四类：空气阻力　ｗ，滚动阻力　，　坡度阻力　以及加速阻力Ｆｉ。总阻力为　∑Ｆ＝Ｆ　＋Ｆｆ＋Ｆｉ＋Ｆ。。　（８）　以本纯电动汽车在３个爬坡度（坡度分别为　Ｏ％、１０％和２Ｏ％）下的阻力矩为例。图７描述了驱　动系统的峰值特性差异对整车性能的影响，可见电　机驱动系统的实际输出峰值工作特性与理想的峰值　工作特性有一定的差距。这种差异明显影响到电动　汽车的爬坡能力，而且电机在高速区的峰值工作特　性差异还影响整车的最高速度。图８为电动汽车驱　动转矩一加速时间曲线，可见电机峰值驱动力的差　异还影响电动汽车的加速性能，实际驱动力明显低　于理想峰值导致加速时间变长。　圈７　电机驱动系统的峰值特性差异对整车性能的影响　Ｆｉｇ．７　Ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｏｆｍｏｔｏｒｐｅａｋｐｏｗｅｒ　ｃｈａｒａｃ－　

第１　１期　刘　平等：电池组直接供电对电动汽车驱动性能的影响　３１　ｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｎ　ＥＶ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　图９为电池电压波动较大及较小时电机工作点　及效率曲线。比较图９（ａ）和图９（ｃ）可知，当供电　电压波动较大时电机实际工作点较多地偏离了额定　工作区，电机效率低于电压波动较小时的。又比较　图９（ｂ）和图（ｄ）在８０～１００％效率区间内的工作点　可知，图９（ｂ）中９０％效率处的工作点较密集，而图　９（ｄ）中８０％效率处的工作点更多。因此可知图９　（ｂ）的平均效率低于图９（ｄ）。可知电池组供电电　￡／ｓ　压波动较大时电机驱动系统性能更差，电机损耗　图８电动汽车驱动力一加速时间曲线　更大。　Ｆｉｇ．８　ＥＶ　ｄｒｉｖｉｎｇ　ｆｏｒｃｅ　ｖｓ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ　ｔｉｍｅ　ｃｕｒｖｅ　图９不同电压波动下的驱动电机工作点及其效率　８０　６０　４０　圭　褂　２０　０　２０　０　１　０００　２０００　３　０００　４　０００　５　０００　６　０００　ｎ／（ｒ?ｍｉｎ‘）　ｔ｜ｓ　（ａ）电池组电压波动较小时电机实际工作点　（ｂ）电池组电压波动较小时电机效率　８０　６０　４ｏ　●　２０　Ｏ　２０　０　１　０００　２０００　３　０００　４　０００　５　０００　６０００　ｎ／（ｒ－ｒａｉｎ　）　￡／ｓ　（ｒ?）电池组电　波动较大时电机实际Ｔ作点　（ｄ）电池组电压波动较大时电机效率　Ｆｉｇ．９　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｏｉｎｔｓ　ａｎｄ　ｅｆｉｆｃｉｅｎｃｙ　ｏｆ　ｔｒａｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｏｒ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ　４　结　论　３）电机驱动系统的实际特性与理想特性存在差　异，明显影响电动汽车的最高车速和爬坡、加速　本文以４８　Ｖ电池组直接供电的纯电动汽车异　性能。　步电机驱动系统为研究对象，讨论了电池组直接供　电对电动汽车驱动性能的影响，得到了以下结论：　参考文献：　Ｉ）电池组在频繁加速、减速工况运行过程中电　［１　ｊ　ＣＨＡＮ　Ｃ　Ｃ．Ｔｈｅ　ｓｔａｔｅ　ｏｆｔｈｅ　ａｒｔ　ｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃ：，ｈｙｂｒｉｄ　ａｎｄ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ　ｖｅ－　池端电压波动范围大。电池组直接供电引起电机控　ｈｉｃｌｅｓｆ　Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ，２００７，９５（４）：７０４—７１８．　制器直流母线电压极不稳定。　［２］　ＺＨＵ　ｚ　Ｑ，ＨＯＷＥ　Ｄ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｍａｃｈｉｎｅｓ　ａｎｄ　ｄｒｉｖｅｓ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ，　２）异步电机峰值转矩与起动转矩都正比于定子　ｈｙｂｒｉｄ，ａｎｄ　ｆｕｅｌ　ｃｅｌｌ　ｖｅｈｉｃｌｅｓ［Ｊ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＩＥＥＥ，　电压的平方，供电电压的波动恶化了电机驱动系统　２００７，９５（４）：７４６—７６５．　［３］ＬＡＲＭＩＮＩＥ　Ｊａｍｅｓ，Ｉ，ＯＷＲＹ　Ｊｏｈｎ．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　的性能。电压波动越大驱动系统性能越差，电机损　Ｅｘｐｌａｉｎｅｄ［Ｍ］．Ｃｈｉｃｈｅｓｔｅｒ：Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ，２００３：１４１　耗越大。　１８】　

３２　电机与控制学报　第１５卷　［４］ＺＥＲＡＯＵＬＩＡ　Ｍ，ＢＥＮＢＯＵＺＩＤ　Ｍ　Ｅ　Ｈ，ＤＩＡＬＬＯ　Ｄ．Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｍｏ—　ｔｏｒ　ｄｒｉｖｅ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｉｓｓｕｅｓ　ｆｏｒ　ＨＥＶ　ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍｓ：ａ　ｅｏｍｐａｒａ－　ａｃｔｅｒｉｓｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｌｉ—ｉｏｎ　ｐｏｗｅｒ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｏｆｒ　ＥＶｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ｂａｔｔｅｙｒ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，２００９，１４（６）：３９８—４０３．　ｔｉｒｅ　ｓｔｕｄｙ［Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　ＶｅｈｉｃｕｌａｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００６。　５５（６）：１７５６—１７６４．　白中浩，曹立波，杨健．纯电动汽车用动力电池性能评价方法　研究［Ｊ］．湖南大学学报：自然科学版，２００６，３３（５）：４８—５１．　ＢＡＩ　Ｚｈｏｎｇｈａｏ，ＣＡＯ　Ｌｉｂｏ，ＹＡＮＧ　Ｊｉａｎ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　ａｓ—　ｓｅｓｓｉｎｇ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｐｕｒｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉ－　［５］　何洪文，余晓江，孙逢春．电动汽车电机驱动系统动力特性分　析［Ｊ］．中国电机工程学报，２００６，２６（６）：１３６—１４０．　ＨＥ　Ｈｏｎｇｗｅｎ，ＹＵ　Ｘｉａｎｊｉａｎｇ。ＳＵＮ　Ｆｅｎｇｃｈｕｎ．Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｐｏｗｅｒ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｒａｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ『Ｊ］．Ｐｒｏ．　ｃｌｅ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ：Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００６，　３３（５）：４８—５１．　ｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＥＥ，２００６，２６（６）：ｌ３６—１４０．　［１２］　ＥＫＤＵＮＧＥ　Ｐｅｒ．Ａ　ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｌｅａｄ／ａｃｉｄ　ｂａｔｔｅｒｙ［Ｊ］．　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｏｕｒｃｅｓ，１９９３，２（４６）：２５１—２６２．　［６］　丁婷婷，王秀和，杨玉波，等．供电电压变化对永磁同步电动机　性能的影响［Ｊ］．电机与控制学报，２００５，９（６）：５９６—５９９．　ＤＩＮＧ　Ｔｉｎｇｔｉｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｘｉｕｈｅ，ＹＡＮＧ　Ｙｕｂｏ，ｅｔ　ａ１．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｓｕｐｐｌｙ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｏｎ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　ｍａｎｅｔ　ｓｙｎｃｈｒｏ—　ｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒｓ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｉｒｃ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｏｒｌ，２００５，９（６）：　５９６—５９９．　［７　１　ＥＨＳＡＮＩ　Ｍ，ＧＡＯ　Ｙｉｍｉｎ，ＧＡＹ　Ｓ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｍｏ—　ｔｏｒ　ｄｒｉｖｅｓ　ｆｏｒ　ｔｒａｃｔｉｏｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｃ］／／ＩＥＥＥ　２９ｔｈ　Ａｎｎｕａｌ　Ｉｎｄｕｓ－　ｔｒｉａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ　２—６，２００３，　Ｒｏａｎｏｋｅ，ＵＳＡ．２００３，１：８９１—８９６．　［８］谢丽蓉，王智勇，晁勤．鼠笼异步电动机机械特性的研究（Ｊ］．　中国电机工程学报，２００８，２８（２１）：６８—７２．　ＸＩＥ　Ｌｉｒｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｚｈｉｙｏｎｇ，ＣＨＡＯ　Ｑｉｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｅ－　ｃｈａｎｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｓｑｕｉｅｒｒｅｌｃａｇｅ　ａｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｍｏｔｏｒ［Ｊ］．　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＥＥ，２００８，２８（２１）：６８—７２．　［９］　赵海森，刘晓芳，罗应立，等．电压偏差条件下笼型感应电机的　损耗特性［Ｊ］．电机与控制学报，２０１０，１４（５）：ｌ３一ｌ９．　ＺＨＡＯ　Ｈａｉｓｅｎ，ＬＩＵ　Ｘｉａｏｆａｎｇ，ＬＵＯ　Ｙｉｎｇｌｉ，ｅｔ　ａ１．Ｌｏｓｓｅｓ　ｃｈａｒａｃ－　ｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｃａｇｅ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｏｒｓ　ｕｎｄｅｒ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，２０１０，１４（５）：１３—１９．　［１Ｏ］　张宾，郭连兑，崔忠彬，等．电动汽车用动力锂离子电池的电　压特性［Ｊ］．电池工业，２００９，１４（６）：３９８—４０３．　ＺＨＡＮＧ　Ｂｉｎ，ＧＵＯ　Ｌｉａｎｄｕｉ，ＣＵＩ　Ｚｈｏｎｇｂｉｎ，ｅｔ　ａ１．Ｖｏｈａｇｅ　ｃｈａｒ－　［１３］　龚庆杰，黄海燕，李建秋．一种车用动力型蓄电池的建模仿真　研究［Ｊ］．蓄电池，２００５，４２（２）：７６—７９．　ＧＯＮＧ　Ｑｉｎｇｊｉｅ，ＨＵＡＮＧ　Ｈａｉｙａｎ，ＬＩ　Ｊｉａｎｑｉｕ．Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ａ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｔｒａｃｔｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｍｏｄｅｌ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ　ＬＡＢＡＴ　Ｍａｎ，２００５，　４２（２）：７６—７９．　［１４］　武国良，朱春波，陈清泉．一个带衰减因子的电池分段数学模　型研究［Ｊ］．电机与控制学报，２００９，１３（１）：１８８—１９２．　ＷＵ　Ｇｕｏｌｉａｎｇ，ＺＨＵ　Ｃｈｕｎｂｏ，ＣＨＥＮ　Ｑｉｎｇｑｕａｎ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ａ　ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｗｉｔｈ　ｄｅｃａｙ　ｆａｃｔｏｒ　ｆｏｒ　ｂａｔｔｅｒｙ［Ｊ］．　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｍａｃｈｉｎｅｓ　ａｎｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ，２００９，１３（１）：１８８—１９２．　［１５］　ＫＩＭ　Ｊｕｎｈａ，ＪＵＮＧ　Ｊｉｎｈｗａｎ，ＮＡＭ　Ｋｗａｎｇｈｅｅ．Ｄｕａｌ—ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＥＶ　ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｍｏｔｏｒｓ　『Ｊ］．ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｉｒａｌ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２００４，５　ｌ　（２）：３１２—３２０．　［１６］　ＥＨＳＡＮＩ　Ｍ，ＧＡＯ　Ｙ　Ｍ，ＥＭＡＤＩ　Ａ．Ｍｏｄｅｍ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ，Ｈｙｂｒｉｄ　Ｅ—　ｌｅｃｔｒｉｃ，ａｎｄ　Ｆｕｅｌ　Ｃｅｌｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅｓ　Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ，Ｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄ　Ｄｅ—　ｓｉｇｎ［Ｍ］．２ｎｄ　Ｅｄｉｔｉｏｎ．Ｂｏｃａ　Ｒａｔｏｎ：ＣＲＣ　Ｐｒｅｓｓ，２００９：１９　—４８　（编辑：张诗阁）