探析增程式電動商用車動力系統匹配與能量管理對策

宋金香

摘 要：汽車產業(yè)發(fā)展的同時，伴隨著環(huán)境問題和能源的危害也隨之而來，環(huán)境與能源的問題日益凸顯，嚴重制約著汽車產業(yè)的未來發(fā)展，所以新能源汽車逐漸成為汽車產業(yè)的發(fā)展趨勢。發(fā)展增程式電動商用車已然成為保護環(huán)境和能源的主要方法之一，增程式電動商用車是一種新型的環(huán)保行汽車，也是當下較有可能加大運用并且具有產業(yè)化生產前景的新型汽車，這一種車型也成為國內外汽車行業(yè)研究的熱門話題之一。

關鍵詞：增程式商用車;動力系統;匹配;能量管理

1 前言

在中國商用車的保有量占百分比的百分之二十八，這也導致了環(huán)境污染問題與能源流失問題，當前我國的大部分商用車都是以內燃機形式成為汽車的動力系統，只有少數部分是混合動力和電動模式，傳統的商用車的動力系統已經不能滿足汽車產業(yè)發(fā)展以及環(huán)境保護的需要，混合型和電動型汽車因為其對環(huán)境的污染少，所以在多個城市已經投入使用，增程式電動商用車作為新興的汽車產業(yè)，較純電動汽車相比，只需要增添較小的燃油發(fā)動機就可突破純電動汽車的電池時效制約，解決了純電動汽車行駛里程較短的問題，這不僅是有著節(jié)能減排的作用，還可以保護環(huán)境，開發(fā)增程式電動商用車的意義重大。

2 增程式電動商用車系統

2.1 系統簡介

增程型電動商用車動力系統的構造主要是有驅動電機、驅動電池、柴油機、發(fā)電機和組成傳動系統的主要減速器和驅動橋等等。增程式電動商用車使用集中驅動串聯混合型動力模式，發(fā)動機和發(fā)電機相串聯，為動力電池充電，驅動電機為增程型電動商用車提供動力，經過主減速器降低速度達到增矩的效果，在經由差速器講驅動轉矩大約均勻的分給左右兩邊的驅動半軸，可見動力系統機構的細節(jié)圖，增程型電動商用車控制系統利用收集的加速踏板以及運動形式的狀態(tài)，恒定駕駛員的行駛的需要，依照增程型電動商用車的行駛狀況，講驅動電機目標轉矩進行發(fā)送。

2.2 建立系統模型

主要是由汽車上路的試駕和后臺的實驗，動力系統的實驗有許多種，但是如果每一種都進行實驗，那樣大大增加研究的費用，并且還加長了研究汽車的時間，當前在設計初始時期，設計汽車的企業(yè)大部分利用通用或專用的電腦，采用仿真科技對汽車進行模擬建造，這樣做節(jié)省了汽車實驗的時間，還節(jié)約了投入資金，能夠更加有效的發(fā)現設計中存在的不足，并根據不足采取相應的措施，對改進汽車的設計方案有著重要的意義。國內外在對汽車的仿真設計中，使用頻率最高的當屬奧地利 AVL 公司研發(fā)的Cruise這項軟件，這項軟件是用于汽車的模擬仿真，AVL Cruise是對汽車動力系統的仿真研究，可以較為方便的對汽車的動力傳動系統進行仿真的展示，AVL Cruise已然成為汽車仿真技術的核心。

汽車變?yōu)樵龀淌诫妱榆囀剑l(fā)動機將和ISG電機相結合給為動力電池進行充電，動力電池可以不間斷的為汽車供給動力，發(fā)動機不會直接的發(fā)出驅動信號，根據動力的傳播線路構建汽車內部或外部的模型，將數據輸入，在汽車的模型中，還有，nap控制模塊、電機控制模塊，控制參數模塊、增程控制模塊和發(fā)動機控制模塊等

3 系統匹配與能量管理控制措施

3.1 增程器控制策略

恒溫式控制策略也可以稱為開關式控制策略，它式將電池的荷電狀態(tài)數值當作控制器的輸入辯論，為電池設置上限和下限，高于上限時，發(fā)動機自動停止工作，低于下限值時，發(fā)動機則自動運轉，為電池充電的同時使汽車正常的運行，多出來的能量將轉化為電池充電。

3.2 電機控制策略

電機控制的策略包含了驅動控制和再生制動控制，發(fā)動機的主要作用使汽車在運行過程中科學有效的使用動力電池，將動力電池中的能量轉化為汽車運行的動力，汽車停止時電機處于發(fā)電的模式，并能夠把制動的能力傳送給電池，使汽車能夠增加行駛時長。汽車在運行過程中，汽車的控制系統會根據駕駛員的行為分析駕駛員行駛的需求，從而使電機在駕駛員需求的方式下運作。增程式電動商用車在行駛的過程中，期望轉矩的輸出決定于駕駛員踏板信號的輸入。

增程式電動商用車在運行過程中，為了保證駕駛的安全性與平穩(wěn)性，應該要預防電機轉矩的變化，較為常見的使利用轉矩的微積分等方式進行調節(jié)電機的轉動，將不利用比例環(huán)節(jié)，要避免重復轉矩變化而帶來的行駛顛簸，在離開轉矩變化時，要將轉矩積分進行清除。在增程式電動商用車的研發(fā)技術中，能力制動技術也是較為重要的一項工作，可以有效的增加行駛時效，再生制動實施中，要將前后輪胎動力科學配比，保證電機能夠有效的進行能量回收，再生制動技術會受到外界的影響，為了保障制動系統的安全性和實用性，一般情況下將由傳統制動方式和再生制動方式相結合，相互作用下完成制動工作。再生制動控制針對的時驅動輪，在行駛過程中，分析駕駛員的開車行為，判斷出汽車所需要的制動力。

4 性能分析

4.1 動力性分析

評價一輛汽車的動力性能是否強大，是要將這輛車的零部件和動力分別進行分析，這也是體現汽車是否可以安全行駛的基礎，在平整或崎嶇的路段進行具有穩(wěn)定性的行駛，依據增程式電動商用車的運行特征，對增程式電動商用車的最高車速、爬坡以及加速時間進行仿真模擬實驗。

4.2 車速與里程分析

增程式電動商用車仿真模擬工作中，要進行多次的驗證與實驗，確保沒有問題方可進行仿真，在完成這項工作后，再由Cruise 界面中的 Result Manager 獲得汽車各項數據的仿真圖像。增程式電動商用車彌補了傳統商用車的不足，在動力性能設計方面也有所改進，但是增程式電動商用車動力系統機構中電機的功率數值設計的較弱，在動力性能上和傳統商用車比較起來有所降低，見表1。

（1）純電動行駛里程

Cruise的使用情況中，將增程式電動商用車在UDC與NEDC的情況下模擬行駛，對汽車的控制策略進行改進，確保汽車持續(xù)的在電動模式下運轉，將增程器關閉，模擬行駛結束受可以得除電池的變化。

（2）增程行駛里程

Cruise仿真工作中，對汽車的控制策略進行科學的更改，將電池SOC的數值設定為0.3，并要將數值穩(wěn)定在0.3-0.4之間，電池電量少于0.3時，發(fā)動機自動開始運行，當電池電量大于0.4時，發(fā)動機自動關閉，便可在實驗中計算出NEDC模式下汽車的行駛增城歷程，見表2。

4.3 經濟型分析

一般狀況下，汽車的燃油經濟性能可以在汽車的行駛過程中計算出來，汽車行駛的百公里耗油量以及在定量的燃油情況下可以運行多元的距離，在國內外，汽車油耗的單位為 L/100km，具體是汽車在運行了一百公里后使用的燃油數量，油耗越大，就說明汽車的燃油經濟性能越差。因為增程式電動商用車在運行初期時純電動模式。發(fā)動機處于不動狀態(tài)，所以油耗為兩，當電池耗盡或者到達設定的最小數值時，發(fā)動機自動開始工作，這只就可計算出汽車的耗油量了。

4.4 優(yōu)化技術參數

優(yōu)化技術參數就是讓其中在運行過程中將燃油消耗殆盡，電池的電量保證較高，兩個方面相互矛盾又相互制約，不會一起成為最佳的條件，它的公式為：

5 總結

本論文將增程式電動商用車做為研究的重點，見要分析了增程式電動商用車系統的內涵和系統的初建，并針對增程式電動商用車運行的特征，對系統匹配與能量管理控制提出了行之有效的措施，達到了能量的科學使用。并采用高級仿真軟件 Curise對其性能進行細致的分析與研究，本文旨在研發(fā)能夠滿足各項工作需求的增程式電動商用車，本文對于增程式電動商用車的研發(fā)有著參考價值。

參考文獻：

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