增程式电动轿车基于规则的控制策略研究
发布时间：2020-04-29 15:34
【摘要】：新能源汽车是汽车工业领域重要的研究方向之一,作为一种新能源汽车,增程式电动轿车将电机、动力电池以及内燃机有效地组合起来,具有续航里程远、污染物排放低和行驶过程中低噪声的优势。搭载燃油发动机与驱动电机两套动力设备的增程式电动轿车,其动力系统匹配的效果是整车研究开发的基础,而能量管理控制则是改善整车经济性与提高动力性的核心。通过合理的动力传动系统的构建、准确的动力参数的匹配以及精确的控制策略的制定,可以使增程式电动轿车更好地发挥自身优势。因为基于规则的控制策略具有较好的稳定性以及实车应用较为实用,所以对该策略在增程式电动轿车上的应用进行了深入的研究。首先,完成了动力系统构建。增程式电动轿车动力系统主要由发动机、发电机、驱动电机、动力电池和传动系等动力设备组成,驱动电机作为主要的动力输出设备通过一级减速器和差速器输出满足车辆行驶的需求功率驱动车辆行驶,作为辅助动力源输出设备的发动机与整车驱动系统不存在直接的机械连接,而是将燃料的化学能通过发电机转化为电能为驱动电机提供动力或是给电池充电,考虑到动力设备在整车的布置,设计了后驱式的传动结构。为了确定增程式电动轿车的动力设备选型,其次分析比较了满足车辆最高车速需求、爬坡度需求以及加速性能的整车功率需求。研究表明传统的依据最高车速以及最大爬坡度计算的需求功率不能满足车辆加速性能的需求,进而提出一种依据加速时间计算需求功率的方法,并给出计算方程。通过方程的推导表明增程式电动轿车的加速功率需求是大于满足最高车速以及最大爬坡要求功率的。根据需求功率计算确定发动机、驱动电机、动力电池以及传动系的主要特征参数,完成了增程式电动轿车动力系统匹配工作。然后在动力系统匹配的基础上完成了Cruise/Simulink的整车联合仿真。以传统的发动机曲线功率跟随控制原理为核心,搭建了基于Matlab/Simulink平台的控制策略模型,并与AVL Cruise软件联合仿真,确定了EUDC、FTP75、HIGHWAY、JAPAN_08、NEDC、WLTC六种循环工况下发动机以及驱动电机的工作点分布,并且得出综合续航里程分别为:371.057 km、392.825 km、366.505 km、365.051km、368.163 km和403.607 km;等效燃油消耗量分别为: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,结果表明,WLTC工况下续航里程最长,等效燃油消耗量最低。同时还对整车的0-100 km/h加速时间、40 km/h匀速行驶最大爬坡度以及最高车速进行了校核计算,所设计的整车由原地起步到车辆达到100km/h加速时间为10.4 s,40 km/h匀速行驶最大爬坡度为37%。结果表明所设计的增程式电动轿车能够满足整车设计的动力性指标要求。最后在传统发动机功率跟随控制策略的基础上进行了基于规则的控制策略的改进研究,提出了改进恒温器控制策略、定转速发动机功率跟随控制策略以及模糊控制策略三种基于规则的控制策略,分别完成了控制模型的建立,同时对车辆采用不同的控制模型完成了基于NEDC工况的整车经济性研究。结果证明,整车采用三种控制策略时车辆燃油经济性和续航里程均得到不同程度的改善和提高。其中增程式电动轿车采用改进恒温器控制策略、定转速发动机功率跟随控制策略和模糊控制时等效燃油消耗量分别为8.319L/100km、8.267 L/100km和7.784 L/100km,同时也对续航里程进行了计算,研究提出的三种控制策略下整车续航里程分别可达369.993 km、389.112 km和405.129 km,与传统的发动机功率跟随控制策略比较提高0.50%、5.69%、10.04%。此外整车在采用模糊控制策略时动力电池的大电流充放电现象明显减小,这对整车动力电池使用寿命的延长具有重要意义。
【图文】：
图 2-2 增程式电动轿车驱动电机效率图Fig.2-2 The efficiency characteristics of motor统参数确定的机械特性是低转速时输出的扭矩较小，在中间转速范围出扭矩，而高转速时输出扭矩会急剧下降，如图 2-3a）所汽车在起步或者爬坡时速度较小，反而对扭矩的需求较大扭矩较小，车辆行驶过程中理想的转速-转矩如图 2-3b）上都安装有变速器和离合器以解决这两者之间的不匹配求 机而言，其输出特性是低转速恒扭矩 高转速恒功率，如图得由电机驱动的车辆不需要离合器和变速器即可满足车研究的增程式电动轿车采用单级传动 电机最大功率内燃机最大功率
图 2-5 增程式电动轿车发动机万有特性图Fig.2-5 The characteristics map of engine机选型与匹配发电机是和发动机组成的统一动力总成，是将发动机燃料燃烧为机械能进而转换为电能直接供给驱动电机或者存储到动力的合理选型和匹配直接影响辅助动力单元的性能 电机相比，永磁同步发电机没有换向器和电刷；与普通同步电置，结构较为简单，运行效率较高；与异步电机相比不需要励磁高 基于以上特点，本文选择永磁同步发电机作为X棾唐髋涮壮淌降缍纬刀裕湓龀淌椒⒍头⒌缁峭峄盗庸怪苯踊盗樱虼耍⒍ぷ魇钡淖僖簿褪欠⒌缁亩栽龀唐鞣⒌缁胁问ヅ涫庇ψ裱韵略颍阂
本文编号：2644733
【图文】：
图 2-2 增程式电动轿车驱动电机效率图Fig.2-2 The efficiency characteristics of motor统参数确定的机械特性是低转速时输出的扭矩较小，在中间转速范围出扭矩，而高转速时输出扭矩会急剧下降，如图 2-3a）所汽车在起步或者爬坡时速度较小，反而对扭矩的需求较大扭矩较小，车辆行驶过程中理想的转速-转矩如图 2-3b）上都安装有变速器和离合器以解决这两者之间的不匹配求 机而言，其输出特性是低转速恒扭矩 高转速恒功率，如图得由电机驱动的车辆不需要离合器和变速器即可满足车研究的增程式电动轿车采用单级传动 电机最大功率内燃机最大功率
图 2-5 增程式电动轿车发动机万有特性图Fig.2-5 The characteristics map of engine机选型与匹配发电机是和发动机组成的统一动力总成，是将发动机燃料燃烧为机械能进而转换为电能直接供给驱动电机或者存储到动力的合理选型和匹配直接影响辅助动力单元的性能 电机相比，永磁同步发电机没有换向器和电刷；与普通同步电置，结构较为简单，运行效率较高；与异步电机相比不需要励磁高 基于以上特点，本文选择永磁同步发电机作为X棾唐髋涮壮淌降缍纬刀裕湓龀淌椒⒍头⒌缁峭峄盗庸怪苯踊盗樱虼耍⒍ぷ魇钡淖僖簿褪欠⒌缁亩栽龀唐鞣⒌缁胁问ヅ涫庇ψ裱韵略颍阂
本文编号：2644733
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/2644733.html
