【摘要】：新能源汽車是汽車工業(yè)領(lǐng)域重要的研究方向之一,作為一種新能源汽車,增程式電動轎車將電機、動力電池以及內(nèi)燃機有效地組合起來,具有續(xù)航里程遠、污染物排放低和行駛過程中低噪聲的優(yōu)勢。搭載燃油發(fā)動機與驅(qū)動電機兩套動力設(shè)備的增程式電動轎車,其動力系統(tǒng)匹配的效果是整車研究開發(fā)的基礎(chǔ),而能量管理控制則是改善整車經(jīng)濟性與提高動力性的核心。通過合理的動力傳動系統(tǒng)的構(gòu)建、準確的動力參數(shù)的匹配以及精確的控制策略的制定,可以使增程式電動轎車更好地發(fā)揮自身優(yōu)勢。因為基于規(guī)則的控制策略具有較好的穩(wěn)定性以及實車應用較為實用,所以對該策略在增程式電動轎車上的應用進行了深入的研究。首先,完成了動力系統(tǒng)構(gòu)建。增程式電動轎車動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電機、動力電池和傳動系等動力設(shè)備組成,驅(qū)動電機作為主要的動力輸出設(shè)備通過一級減速器和差速器輸出滿足車輛行駛的需求功率驅(qū)動車輛行駛,作為輔助動力源輸出設(shè)備的發(fā)動機與整車驅(qū)動系統(tǒng)不存在直接的機械連接,而是將燃料的化學能通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能為驅(qū)動電機提供動力或是給電池充電,考慮到動力設(shè)備在整車的布置,設(shè)計了后驅(qū)式的傳動結(jié)構(gòu)。為了確定增程式電動轎車的動力設(shè)備選型,其次分析比較了滿足車輛最高車速需求、爬坡度需求以及加速性能的整車功率需求。研究表明傳統(tǒng)的依據(jù)最高車速以及最大爬坡度計算的需求功率不能滿足車輛加速性能的需求,進而提出一種依據(jù)加速時間計算需求功率的方法,并給出計算方程。通過方程的推導表明增程式電動轎車的加速功率需求是大于滿足最高車速以及最大爬坡要求功率的。根據(jù)需求功率計算確定發(fā)動機、驅(qū)動電機、動力電池以及傳動系的主要特征參數(shù),完成了增程式電動轎車動力系統(tǒng)匹配工作。然后在動力系統(tǒng)匹配的基礎(chǔ)上完成了Cruise/Simulink的整車聯(lián)合仿真。以傳統(tǒng)的發(fā)動機曲線功率跟隨控制原理為核心,搭建了基于Matlab/Simulink平臺的控制策略模型,并與AVL Cruise軟件聯(lián)合仿真,確定了EUDC、FTP75、HIGHWAY、JAPAN_08、NEDC、WLTC六種循環(huán)工況下發(fā)動機以及驅(qū)動電機的工作點分布,并且得出綜合續(xù)航里程分別為:371.057 km、392.825 km、366.505 km、365.051km、368.163 km和403.607 km;等效燃油消耗量分別為:8.423 L/100km、8.638L/100km、8.284 L/100km、8.507 L/100km、8.483 L/100km以及7.662 L/100km,結(jié)果表明,WLTC工況下續(xù)航里程最長,等效燃油消耗量最低。同時還對整車的0-100 km/h加速時間、40 km/h勻速行駛最大爬坡度以及最高車速進行了校核計算,所設(shè)計的整車由原地起步到車輛達到100km/h加速時間為10.4 s,40 km/h勻速行駛最大爬坡度為37%。結(jié)果表明所設(shè)計的增程式電動轎車能夠滿足整車設(shè)計的動力性指標要求。最后在傳統(tǒng)發(fā)動機功率跟隨控制策略的基礎(chǔ)上進行了基于規(guī)則的控制策略的改進研究,提出了改進恒溫器控制策略、定轉(zhuǎn)速發(fā)動機功率跟隨控制策略以及模糊控制策略三種基于規(guī)則的控制策略,分別完成了控制模型的建立,同時對車輛采用不同的控制模型完成了基于NEDC工況的整車經(jīng)濟性研究。結(jié)果證明,整車采用三種控制策略時車輛燃油經(jīng)濟性和續(xù)航里程均得到不同程度的改善和提高。其中增程式電動轎車采用改進恒溫器控制策略、定轉(zhuǎn)速發(fā)動機功率跟隨控制策略和模糊控制時等效燃油消耗量分別為8.319L/100km、8.267 L/100km和7.784 L/100km,同時也對續(xù)航里程進行了計算,研究提出的三種控制策略下整車續(xù)航里程分別可達369.993 km、389.112 km和405.129 km,與傳統(tǒng)的發(fā)動機功率跟隨控制策略比較提高0.50%、5.69%、10.04%。此外整車在采用模糊控制策略時動力電池的大電流充放電現(xiàn)象明顯減小,這對整車動力電池使用壽命的延長具有重要意義。
【圖文】：

圖 2-2 增程式電動轎車驅(qū)動電機效率圖Fig.2-2 The efficiency characteristics of motor統(tǒng)參數(shù)確定的機械特性是低轉(zhuǎn)速時輸出的扭矩較小，在中間轉(zhuǎn)速范圍出扭矩，而高轉(zhuǎn)速時輸出扭矩會急劇下降，如圖 2-3a）所汽車在起步或者爬坡時速度較小，反而對扭矩的需求較大扭矩較小，車輛行駛過程中理想的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩如圖 2-3b）上都安裝有變速器和離合器以解決這兩者之間的不匹配求 機而言，其輸出特性是低轉(zhuǎn)速恒扭矩 高轉(zhuǎn)速恒功率，如圖得由電機驅(qū)動的車輛不需要離合器和變速器即可滿足車研究的增程式電動轎車采用單級傳動 電機最大功率內(nèi)燃機最大功率

圖 2-5 增程式電動轎車發(fā)動機萬有特性圖Fig.2-5 The characteristics map of engine機選型與匹配發(fā)電機是和發(fā)動機組成的統(tǒng)一動力總成，是將發(fā)動機燃料燃燒為機械能進而轉(zhuǎn)換為電能直接供給驅(qū)動電機或者存儲到動力的合理選型和匹配直接影響輔助動力單元的性能 電機相比，永磁同步發(fā)電機沒有換向器和電刷；與普通同步電置，結(jié)構(gòu)較為簡單，運行效率較高；與異步電機相比不需要勵磁高 基于以上特點，本文選擇永磁同步發(fā)電機作為X棾唐髖涮壯淌降綞緯刀裕�，其札Z淌椒⒍頭⒌緇峭嶧盜庸怪苯踴盜櫻虼耍⒍ぷ魘鋇淖僖簿褪欠⒌緇畝栽齔唐鞣⒌緇脅問ヅ涫庇ψ裱韻略潁閡

本文編號：2644733