电动公交快换式充电站仿真软件设计研究

摘要

纯电动汽车作为能够有效缓解道路交通空气污染的主要手段已经被公众所认可，随着国家节能减排以及治理空气污染的力度不断增大，普通燃油汽车向纯电动汽车转型的速度也在不断加快，作为交通废气排放大户，公交车电动化的呼声也越来越高。快换式电动公交充电站因为具有高车辆利用率、高电池寿命以及维护便利等优点成为了目前最主要的电动公交能源补给方案。本论文利用北京奥运会公交车换电站的设计资料和长期实际运行数据，以降低换电站建设成本、使用成本为研究目标，研究设计了一套服务于换电站设计规划的仿真运营软件。通过软件实时模拟换电站的运行过程，评估换电站建站模型的可行性，优化换电站配置，为换电站的建设提供前期的参考和理论支持。
　　本论文在分析公交车的运行特点和换电站电池实际使用数据基础上，从以下几方面开展研究:
　　(1)建立了兼顾顾客收益和换电站建设及运行成本的车辆发车间隔优化方法。
　　(2)建立了电动公交车动力电池回站SOC模型、锂离子动力电池充电时间模型、充电功率模型等数学模型。
　　(3)提出了基于动力电池回站SOC条件下换电站核心参数计算方法。
　　(4)针对锂离子电池在使用过程中容量衰退等特点，提出了考虑电池充电时间延长的换电站核心参数的冗余设计方法。
　　(5)基于以上数学模型，采用面向对象程序设计方法，使用C＃作为开发语言，编写仿真模拟软件。使用了Microsoft Access数据库作为记录和管理仿真数据的主要工具，具有存储方式简单，易于维护管理等优点，便于数据的分析处理。并且利用北京北土城公交换电站的实际数据验证了仿真软件的准确性和可行性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 电动化是城市公交车的必然选择

1．1．2 国内换电站发展现状

1．2 换电站设计建设中主要问题及研究现状

1．2．1 换电站基本组成结构

1．2．2 换电站设计建设中主要问题

1．2．3 国内外相关研究现状

1．3 论文主要研究内容

1．4 本章小结

2 仿真软件关键模型研究

2．1 公交车发车间隔计算模型

2．1．1 基于乘客和换电站收益最大化的加权计算模型

2．1．2 发车间隔模型求解算法

2．2 电池充电模型分析

2．2．1 公交车回站SOC估算

2．2．2 基于回站SOC的充电时间估算

2．2．3 基于电池SOC状态的充电功率估算

2．3 换电站配置估算

2．4 换电站冗余设计

2．5 本章小结

3 仿真软件设计与实现

3．1 系统功能分析

3．1．1 系统功能模块图

3．1．2 仿真运营主流程图

3．2 系统数据库设计分析

3．2．1 软件数据流图

3．2．2 具体数据表设计

3．3 用户界面设计

3．3．1 主界面设计

3．3．2 软件设置界面

3．3．3 仿真数据显示界面

3．4 软件编写环境介绍

3．4．1 C#语言介绍

3．4．2 Access数据库介绍

3．5 本章小结

4 仿真软件功能验证及扩展应用

4．1 基于换电站实际运行数据的仿真验证

4．2 公交车发车间隔与换电站配置估算实例验证

4．3 电池衰减后的冗余估算

4．4 本章小结

5 结论

5．1 结论

5．2 进一步完善的工作

参考文献

作者简历

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