手把手教你玩转电动车充放电PID控制

基于PID控制器的电动车充放电系统的simulink建模与仿真 对电动汽车蓄电池充放电控制策略的基本原理进行了介绍包括 PID 控制器基于 PID 和 PWM 充放电控制策略以及蓄电池模型。并通过 SIMULINK 对相关原理进行了建模设计了一个基于 SIMULINK 电动车充放电控制策略仿真模型。对该仿真模型进行了仿真分析分别对充电过程和放电过程进行了仿真验证分析仿真结果验证了充放电控制策略的确性。 操作视频paper参考文献simulink 整个系统主要分为三个部分简化后的车辆模型蓄电池PID控制器。下面我们对这三个部分分别进行介绍说明和仿真分析。 蓄电池 这个部分主要使用了simulink内部自带的模块其主要结构如下所示 这里一个是充电控制器一个是放电控制器他们都是通过PID控制器来实现的双击这两个方框可以看到控制器内部的结构说到电动车充放电控制PID这个老伙计真是绕不过去。今天咱们就用Simulink搭个模型看看这玩意儿到底怎么让电池乖乖听话。先剧透个重点——PID参数调好了比对象还贴心调不好嘛...你懂的。先看蓄电池模型Simulink自带的Battery模块参数设置可是有讲究。SOC荷电状态算法选个经典的Peukert方程内阻设置千万别用默认值实际电池的充放电内阻曲线得用查表模块实现。这里给大家个代码片段battery.R0 0.05; % 初始内阻 battery.Capacity 200; % Ah battery.NominalVoltage 360; % 充放电内阻曲线用1D Lookup Table实现 battery.R_charge [0.06 0.05 0.055]; battery.R_discharge [0.04 0.045 0.05];注意看内阻随SOC变化的非线性特性这直接关系到后面控制器的设计难度。基于PID控制器的电动车充放电系统的simulink建模与仿真 对电动汽车蓄电池充放电控制策略的基本原理进行了介绍包括 PID 控制器基于 PID 和 PWM 充放电控制策略以及蓄电池模型。并通过 SIMULINK 对相关原理进行了建模设计了一个基于 SIMULINK 电动车充放电控制策略仿真模型。对该仿真模型进行了仿真分析分别对充电过程和放电过程进行了仿真验证分析仿真结果验证了充放电控制策略的确性。 操作视频paper参考文献simulink 整个系统主要分为三个部分简化后的车辆模型蓄电池PID控制器。下面我们对这三个部分分别进行介绍说明和仿真分析。 蓄电池 这个部分主要使用了simulink内部自带的模块其主要结构如下所示 这里一个是充电控制器一个是放电控制器他们都是通过PID控制器来实现的双击这两个方框可以看到控制器内部的结构重点来了——PID控制器的双模结构。充电时用电压环作为外环电流环当内环放电时反过来。这种嵌套结构有个隐藏福利自动实现恒流充电到恒压充电的平滑切换。看个典型的充电控制代码结构PID_Charge/ ├── Voltage_Comparator ├── Anti_Windup_Module └── PWM_Generator特别注意抗饱和模块的处理这里用了个Clamping抗饱和算法而不是简单的积分限幅。调试时发现当电池接近满电状态时积分项会累积巨大误差值这时候Clamping算法能让积分项及时刹车。说到PID参数整定个人经验是先用Ziegler-Nichols法初调然后根据电池特性微调。举个栗子在充电控制中当SOC90%时要把比例系数Kp砍半不然电压超调能给你表演个过山车。这里分享个调试时用的参数自整定脚本function auto_tune_PID(soc) if soc 0.9 Kp 2.5; Ki 0.8; Kd 0.1; else Kp 1.2; Ki 0.3; Kd 0.05; end set_param(PID_Charge,P,num2str(Kp)); %...其他参数设置 end仿真结果相当有趣充电时电流曲线像个听话的乖宝宝先恒流再恒压过渡平滑放电遇到突加负载时电压跌落不超过3%恢复时间控制在200ms内。有个小插曲——最开始没加PWM死区控制结果H桥上下管直通仿真时直接冒烟警告虽然Simulink里不会真炸。最后说个容易踩的坑电池模型的采样时间和控制器采样时间不同步的话会出现诡异的震荡。建议用Rate Transition模块做同步处理别问我是怎么知道的...总之这个模型拿去课程设计或者毕设绝对够用想要更精准的话可以加入温度补偿模块不过那就是另一个故事了。