發(fā)布時(shí)間：2020-04-29 15:34

【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(dòng)轎車將電機(jī)、動(dòng)力電池以及內(nèi)燃機(jī)有效地組合起來,具有續(xù)航里程遠(yuǎn)、污染物排放低和行駛過程中低噪聲的優(yōu)勢(shì)。搭載燃油發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩套動(dòng)力設(shè)備的增程式電動(dòng)轎車,其動(dòng)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(jì)性與提高動(dòng)力性的核心。通過合理的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)建、準(zhǔn)確的動(dòng)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(dòng)轎車更好地發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)。因?yàn)榛谝?guī)則的控制策略具有較好的穩(wěn)定性以及實(shí)車應(yīng)用較為實(shí)用,所以對(duì)該策略在增程式電動(dòng)轎車上的應(yīng)用進(jìn)行了深入的研究。首先,完成了動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)建。增程式電動(dòng)轎車動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池和傳動(dòng)系等動(dòng)力設(shè)備組成,驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為主要的動(dòng)力輸出設(shè)備通過一級(jí)減速器和差速器輸出滿足車輛行駛的需求功率驅(qū)動(dòng)車輛行駛,作為輔助動(dòng)力源輸出設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)與整車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不存在直接的機(jī)械連接,而是將燃料的化學(xué)能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供動(dòng)力或是給電池充電,考慮到動(dòng)力設(shè)備在整車的布置,設(shè)計(jì)了后驅(qū)式的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。為了確定增程式電動(dòng)轎車的動(dòng)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(jì)算的需求功率不能滿足車輛加速性能的需求,進(jìn)而提出一種依據(jù)加速時(shí)間計(jì)算需求功率的方法,并給出計(jì)算方程。通過方程的推導(dǎo)表明增程式電動(dòng)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(jì)算確定發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力電池以及傳動(dòng)系的主要特征參數(shù),完成了增程式電動(dòng)轎車動(dòng)力系統(tǒng)匹配工作。然后在動(dòng)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(dòng)機(jī)曲線功率跟隨控制原理為核心,搭建了基于Matlab/Simulink平臺(tái)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(dòng)機(jī)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作點(diǎn)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(zhǎng),等效燃油消耗量最低。同時(shí)還對(duì)整車的0-100 km/h加速時(shí)間、40 km/h勻速行駛最大爬坡度以及最高車速進(jìn)行了校核計(jì)算,所設(shè)計(jì)的整車由原地起步到車輛達(dá)到100km/h加速時(shí)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(jì)的增程式電動(dòng)轎車能夠滿足整車設(shè)計(jì)的動(dòng)力性指標(biāo)要求。最后在傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率跟隨控制策略的基礎(chǔ)上進(jìn)行了基于規(guī)則的控制策略的改進(jìn)研究,提出了改進(jìn)恒溫器控制策略、定轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)對(duì)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(jì)性研究。結(jié)果證明,整車采用三種控制策略時(shí)車輛燃油經(jīng)濟(jì)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(dòng)轎車采用改進(jìn)恒溫器控制策略、定轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)功率跟隨控制策略和模糊控制時(shí)等效燃油消耗量分別為8.319L/100km、8.267 L/100km和7.784 L/100km,同時(shí)也對(duì)續(xù)航里程進(jìn)行了計(jì)算,研究提出的三種控制策略下整車?yán)m(xù)航里程分別可達(dá)369.993 km、389.112 km和405.129 km,與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)動(dòng)力電池的大電流充放電現(xiàn)象明顯減小,這對(duì)整車動(dòng)力電池使用壽命的延長(zhǎng)具有重要意義。
【圖文】：

圖 2-2 增程式電動(dòng)轎車驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率圖Fig.2-2 The efficiency characteristics of motor統(tǒng)參數(shù)確定的機(jī)械特性是低轉(zhuǎn)速時(shí)輸出的扭矩較小，在中間轉(zhuǎn)速范圍出扭矩，而高轉(zhuǎn)速時(shí)輸出扭矩會(huì)急劇下降，如圖 2-3a）所汽車在起步或者爬坡時(shí)速度較小，反而對(duì)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(jī)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(jī)驅(qū)動(dòng)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(dòng)轎車采用單級(jí)傳動(dòng) 電機(jī)最大功率內(nèi)燃機(jī)最大功率

圖 2-5 增程式電動(dòng)轎車發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性圖Fig.2-5 The characteristics map of engine機(jī)選型與匹配發(fā)電機(jī)是和發(fā)動(dòng)機(jī)組成的統(tǒng)一動(dòng)力總成，是將發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒為機(jī)械能進(jìn)而轉(zhuǎn)換為電能直接供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)或者存儲(chǔ)到動(dòng)力的合理選型和匹配直接影響輔助動(dòng)力單元的性能 電機(jī)相比，永磁同步發(fā)電機(jī)沒有換向器和電刷；與普通同步電置，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，運(yùn)行效率較高；與異步電機(jī)相比不需要?jiǎng)?lì)磁高 基于以上特點(diǎn)，本文選擇永磁同步發(fā)電機(jī)作為X棾唐髖涮壯淌降綞緯刀�，，其札Z淌椒⒍頭⒌緇峭嶧盜庸怪苯踴盜櫻虼�，发动机工佐|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(hào)：2644733