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輕混車電池SOC對(duì)油耗與排放性的影響分析

以豐田普銳斯汽車為例，分析電池SOC對(duì)燃油消耗和尾氣排放的影響。SOC值的估算影響整車電控系統(tǒng)運(yùn)行，通過(guò)車載診斷系統(tǒng)接口采集車輛的車速信號(hào)、發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)信號(hào)，同時(shí)分析燃油噴射狀態(tài)、GPS信號(hào)和大氣壓力信號(hào)。試驗(yàn)中，將電池的SOC值分成40%～50%、50%～60%、60%～70%、70%～80% 4個(gè)等級(jí)，發(fā)現(xiàn)在不同SOC下系統(tǒng)的尾氣排放區(qū)別很大。以車輛的平均燃油消耗或尾氣排放量為基準(zhǔn)，在SOC值處于40%～50%狀態(tài)下，燃油消耗高出56%，CO2、CO和NOx的排放也均比基準(zhǔn)高。而當(dāng)SOC值處于70%～80%時(shí)，燃油消耗比平均低39.9%，CO2、CO和NOx分別低38%、33.9%和61.4%。因此，在控制系統(tǒng)中要注意將電池的SOC值盡量維持在較高水平。

電池的電量來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒燃油后的能量轉(zhuǎn)化，在這個(gè)過(guò)程中包含著能量損失，因此電池中能量的使用相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)能量，其成本更高。但是，發(fā)動(dòng)機(jī)存在一個(gè)功率高效區(qū)間，如果工作過(guò)程中不處于這個(gè)高效工作區(qū)，同樣也會(huì)具有很高的能量損失。把電池的電量作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的補(bǔ)充，可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍的波動(dòng)。采用的測(cè)試車型普銳斯，其發(fā)動(dòng)機(jī)主要參數(shù)為排量1.8L、壓縮比13、最大功率73kW、最大扭矩142N·m。電機(jī)為永磁同步電機(jī)，電池容量為6.5 A·h，鎳氫電池，電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)最大混合功率為100kW，整車整備質(zhì)量為1725kg。電池主要在發(fā)動(dòng)機(jī)處于低功率工況行駛中進(jìn)行充電，而在高速與急加速狀態(tài)下進(jìn)行放電操作。

在分析過(guò)程中，采用車輛特定功率法分析，在考慮了車輛的車速、道路阻力、加速度的條件下，分析車輛的需求功率，進(jìn)而以功率為基準(zhǔn)分析電池SOC的最佳狀態(tài)。

網(wǎng)址：http://www.sciencedirect. com/science/article/pii/ S0378775313013128

作者：G.O.Duarte et al

編譯：張聰