增程式电动汽车动力系统匹配及仿真优化

发布时间：2020-09-14 14:17

　　结构简单、成本低,综合节油率高的综合特点使得增程式电动汽车成为具有前景的新能源汽车。纵观海内外,增程式电动汽车依然存在匹配不合理、纯电模式电耗高、增程器效率低的问题,需要在整车开发的过程中解决这些问题。本文的研究内容主要如下:(1)对增程式电动汽车的整车结构、工作原理及特点进行了详细的叙述。(2)根据某款增程式电动汽车VTS性能指标进行动力源的匹配,其中含有动力电池、驱动电机、主减速器、发动机、发电机等重要元件。(3)在AVL-CRUISE平台上进行整车模型的搭建,在MATLAB/Simulink平台上进行控制策略模型的搭建,其中包括纯电动模式、增程模式、能量回收模式、蠕行模式,并进行联合仿真。(4)将仿真与台架测试的结果进行对比分析,验证了仿真的精准度,同时为后续的整车动力性经济性优化提供模型基础。(5)通过阻力分解和能量流实验,分析关键零部件或者系统的阻力和效率,将阻力偏大和效率偏低的零部件进行可行性优化,分析优化结果,为整车经济性优化提供了数据支撑。本文并没有采用优化算法来进行零部件优化,而是采用更能体现整车及零部件性能的阻力分解和能量流试验来进行分析优化,优化后的增程式电动汽车在纯电模式下经济性提高了约14%,为整车动力性经济性优化提供了数据支撑。
【学位单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.72
【部分图文】：

结构图,增程,电动汽车,传动系统

图 1-1 增程式电动汽车传动系统结构图Fig. Structure diagram of transmission system for extended range electric vehicle电驱动系统包括驱动电机和电机控制器。发动机不直接连接到驱动电机。燃化学能首先由增程器转换成三相交流电，然后由发电机将交流电转换成直流电机驱动控制器到达配电装置，配电装置根据工况要求进行牵引驱动控制。根驶工况要求，进行牵引传动控制的功率分配。当发动机用作主电源时，功率输：(1)当需求功率大时，配电装置直接将增程系统产生的电力传输到电驱动系驱动车辆到不经过电池管理系统。同时，电驱动系统中的逆变器直接将动力电的直流电转换为三相交流电，共同驱动电动机。(2)在增程模式下，如果增程系统提供的电源用于驱动电机并且有剩余电量多余的电量将为动力电池充电，电池将对电池充电和放电。增程用于稳定系统的功能。(3)停车时，动力电池可由发动机直接充电。此时，动力电池提供的电力应满助电源的要求，如散热器，风扇，空调压缩机等。

增程,电动汽车,工作模式

（c）增程模式（d）制动能量回收模式图 1-2 增程式电动汽车工作模式Fig. Working mode of extended range electric vehicle1.2.3 增程式电动汽车特点与传统燃油汽车相比，短距离行驶时增程式电动汽车的发动机不工作，可以实现车辆的“零排放”，且电动机工作时的噪声远远低于发动机工作时的噪声，提高了车辆的舒适性。当发动机工作时（被用于发电），其工作点被标定在高效率区，大大提高了汽车的燃油经济性。与纯电动汽车相比，续驶里程得以较大提高是增程式电动汽车的优势，纯电动汽车的续驶里程完全取决于成本高昂的化学电池，如果一旦动力电池电量过低，只能停车充电，影响用户使用感受，这也是制约纯电动汽车发展的一个重要原因。相对而言，增程式电动汽车不需要配备过多的化学电池，降低了整车成本，而且用户可以随时加油，解除了人们续驶里程焦虑的问题。同时增程器在动力电池 SOC 值下降至某设定阈值时开始工作，避免了电池的过量放电，且由于动力电池容量相对

电机,最高车速,峰值功率,驱动电机

图 2-1 电机额定功率曲线Fig. Motor rated power curve前后电机采用同款驱动电机，所以单个驱动电机额定功率应≥余量。值功率匹配电机峰值功率需要满足车辆加速和 1km 最高车速的功率需求。比 1km 最高车速更为重要，因为加速性能需求的峰值功率要大需的峰值功率。km 最高车速对应的峰值功率需求整车目标 1km 最高车速≥150km/h 的要求，求得：=[( ) ] ，Ppeak1——1km 最高车速所需的峰值功率；

【参考文献】