宋文福 于忠貴 張志斌 王悅 郭宇

摘 要：文章對(duì)增程式混合動(dòng)力汽車的工作模式進(jìn)行了分析，并根據(jù)其運(yùn)行模式，利用AMESIM軟件搭建了增程式混合動(dòng)力汽車的仿真模型。以在整個(gè)NEDC循環(huán)工況運(yùn)行范圍內(nèi)電池的SOC基本不變的前提下盡量減少燃油消耗量為目標(biāo)，對(duì)控制策略進(jìn)行了仿真研究。研究結(jié)果表明，在較低速段采用純電驅(qū)動(dòng)，在較高速段進(jìn)行充電，并將發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)控制在其最佳油耗點(diǎn)附近，能夠有效的改善整車的燃油經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：增程式混合動(dòng)力汽車;控制策略;燃油經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號(hào)：U464 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2020）16-80-03

Abstract： The operating mode of the Extended-Range Electric Vehicles is analyzed in the paper， And according to the operating mode， the simulation model of the Extended-Range Electric Vehicles is constructed based on AMESIM. In order to reduce the fuel consumption as far as possible with lesser fluctuation of the battery SOC in the NEDC range， the control strategies of Extended-Range Electric Vehicles are studied.The results show it could reduce fuel consumption that the vehicle runs on electric energy of battery in lowwer velocity， and that it charges the battery with the engine running around the point of the least fuel consumption in higher velocity.

Keywords： Range extended electric vehicle; Control strategy; Fuel economy

CLC NO.： U464 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）16-80-03

1 引言

環(huán)境污染和能源短缺將會(huì)嚴(yán)重制約21世紀(jì)世界的發(fā)展，汽車作為環(huán)境污染和能源消耗的主要來源之一，其轉(zhuǎn)型升級(jí)也迫在眉睫。發(fā)展電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車以及燃料電池車已成為各國節(jié)能減排的重要舉措。其中，純電動(dòng)汽車因?yàn)榫哂辛阄廴?、多能源和高效率的?yōu)點(diǎn)而被視為最理想的新能源汽車。在當(dāng)前電池因能量密度低、成本高等原因限制了純電動(dòng)汽車廣泛發(fā)展的情況下，與純電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)原理最為接近的增程式混合動(dòng)力汽車，因?yàn)閮H通過增加一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組（即增程器）就可以增加續(xù)駛里程而被認(rèn)為是目前較理想的電動(dòng)汽車過渡類型。

雖然增程式混合動(dòng)力汽車由于具有蓄電池和增程器兩個(gè)能量來源而增加了續(xù)駛里程，但同時(shí)也增加了不同工況條件下需要確定能量來源的復(fù)雜性，進(jìn)而增加了整車控制系統(tǒng)中能量管理策略的難度。在兩個(gè)能量來源間如何進(jìn)行有效控制，提高能量轉(zhuǎn)換效率，進(jìn)而改善整車的油耗和排放，逐漸成為增程式混合動(dòng)力汽車需要重點(diǎn)研究的問題之一。[1]

增程器管理系統(tǒng)根據(jù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的需求扭矩、蓄電池的SOC、車速等來控制增程器的工作點(diǎn)，即控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)的工作扭矩。目前增程器的控制策略主要有兩種：?jiǎn)吸c(diǎn)控制策略和功率跟隨控制策略。單點(diǎn)控制策略指的是增程器起動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)僅工作于其最佳經(jīng)濟(jì)區(qū)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率優(yōu)先用于驅(qū)動(dòng)車輛行駛，剩余功率用于為蓄電池充電。功率跟隨控制策略指的是增程器起動(dòng)后，發(fā)動(dòng)機(jī)以整車所需的功率為目標(biāo)，沿著其最佳燃油經(jīng)濟(jì)性曲線工作。在功率跟隨控制策略中，蓄電池的電量幾乎保持不變。[2]

最終確定整車的能量管理策略需要通過試驗(yàn)來確定，但所需試驗(yàn)周期長(zhǎng)，成本高。為了有效的指導(dǎo)試驗(yàn)，節(jié)約時(shí)間和成本，本文運(yùn)用AMESIM軟件搭建了增程式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)的仿真模型，并以在NEDC綜合循環(huán)工況運(yùn)行始末狀態(tài)時(shí)蓄電池的SOC基本不變?yōu)榍疤?，?duì)不同控制策略下增程式混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了仿真分析。

2 增程式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)參數(shù)

3 仿真計(jì)算與結(jié)果分析

3.1 仿真模型的建立

根據(jù)增程式混合動(dòng)力汽車的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，利用AMESIM軟件建立的整車仿真模型如圖1所示。

本文根據(jù)所研究車輛的具體信息，初步制定了兩種控制策略。在運(yùn)行NEDC循環(huán)工況時(shí)，兩種控制策略的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行轉(zhuǎn)速的變化如圖2所示：

控制策略一是在NEDC循環(huán)工況中低速階段（車速不大于32km/h）采用蓄電池供電，高速運(yùn)行階段（車速不小于70km/h）采用功率跟隨，其余階段充放電的選取由需求扭矩及蓄電池SOC確定的控制策略（以下簡(jiǎn)稱策略一）;控制策略二是在NEDC循環(huán)工況的前期，全部采用由蓄電池供電，然后在最后階段的高速工況進(jìn)行單點(diǎn)控制充電，從而將運(yùn)行前期所消耗的蓄電池的電能補(bǔ)充回來的控制策略（以下簡(jiǎn)稱策略二）。

3.2 仿真結(jié)果及分析

在NEDC綜合循環(huán)工況運(yùn)行始末狀態(tài)時(shí)蓄電池的SOC基本不變?yōu)榍疤岬臈l件下，以這兩種控制策略為基礎(chǔ)計(jì)算的該增程式混合動(dòng)力汽車的NEDC循環(huán)工況綜合油耗分別為4.41L/100km和4.22L/100km。

下面對(duì)這兩種控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)的分析研究。