基于EcoCAR3 的插電式混合動(dòng)力汽車建模與仿真

美國韋恩州立大學(xué)在參加EcoCAR3競賽時(shí)，對(duì)一輛2016款雪佛蘭科邁羅進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，將其改造為前置變速器的插電式混合動(dòng)力汽車（PHEV）。重新進(jìn)行了建模、仿真和控制系統(tǒng)開發(fā)。建模時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)模型需要能反映出燃油消耗、轉(zhuǎn)矩和排放，電池組模型需要能反映出荷電狀態(tài)、電流和溫度，電機(jī)模型需要能反映出有效轉(zhuǎn)矩、功率損耗和溫度，離合器模型需要能反映出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，變速器模型需要能反映出換擋策略和轉(zhuǎn)矩比。仿真時(shí)，將建立的相應(yīng)模型在兩個(gè)仿真平臺(tái)上進(jìn)行集成。兩個(gè)仿真平臺(tái)分別是美國阿貢國家試 驗(yàn) 室 開 發(fā) 的 Autonomie和Matlab/Simulink 仿 真 軟 件 。 Autonomie仿真平臺(tái)用于確定所構(gòu)建整車模型在重新設(shè)計(jì)后的燃油經(jīng)濟(jì)性，Matlab/Simulink仿真平臺(tái)用于重新設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行部件選擇和調(diào)整整車布置結(jié)構(gòu)。在控制系統(tǒng)開發(fā)中，將汽車運(yùn)行模式分為電荷耗盡模式和電荷維持模式兩種，并針對(duì)不同運(yùn)行模式開發(fā)相應(yīng)的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中的子控制系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、能源管理控制系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、電機(jī)控制系統(tǒng)、離合器控制系統(tǒng)和變速器控制系統(tǒng)。

重新設(shè)計(jì)后的前置變速器PHEV采用美國通用2.4L LEA發(fā)動(dòng)機(jī)，功率136kW，并采用E85（85%乙醇和15%汽油）燃料。電機(jī)采用德國博世峰值功率為71kW的感應(yīng)異步電機(jī)。電池組采用德國博世容量10.7kWh的電池組。相關(guān)控制系統(tǒng)基于德國博世INVCON 2.3電子電力模塊進(jìn)行改造。

通過對(duì)該結(jié)構(gòu)的硬件在環(huán)仿真表明，重新設(shè)計(jì)后的PHEV在純電動(dòng)模式下的續(xù)駛里程為42km，0～100km/h加速時(shí)間為5.9s，能量消耗為310Wh/km。與重新設(shè)計(jì)前相比，該車性能改善了8%，能量消耗降低了15%。

Miriam Di Russo et al. SAE 2016-01-1256.

編譯：張振偉