增程式电动汽车控制策略研究

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1、增程式电动汽车控制策略研究1绪论1.1增程式电动汽车研究背景及意义近几年，我国汽车工业飞速发展，汽车产销量高速增长。据中国汽车工业协会统计（ChinaAssociationofAutomobileManufacturers）分析，2013年12月，汽车产销保持稳定增长，当月产销再创月度新高。2013年，汽车产销双双超过2000万辆，增速大幅提升，高于年初预计，并且再次刷新全球记录，已连续五年蝉联全球第一[1]。从统计数据可以看出中国汽车销售意外加速增长，2013年，汽车产量2211.68万辆，销量2198.41万辆，同比增长14.76%和13.87%，比2012

2、年分别提高10.2和9.6个百分点。如图1.1为2013年世界主要汽车市场销量，从图中显示出我国汽车产销虽然位于世界第一，但是我国人口数量巨多，因此我国个人汽车保有量仍然处于较低水平。以上数据也意味着，中国的汽车市场还在飞速发展，潜力巨大。随着全球汽车产销量和保有量的逐步增长，自然而然会使当今世界主要能源石油的消耗快速上升。根据英国石油公司（BP）于2014年6月公布的《2014年世界能源统计》数据显示，2013年世界石油消费量每天9133万桶，比上年增加138万桶/日，增幅1.4%，高于过去10年均1.2%增幅水平[2]。如图1.2为世界各国每天增加的石油消耗

3、量。在全球能源短缺、环境污染加剧的背景下，大力发展清洁能源汽车是能源与环境的共同要求。新能源汽车在节能和环保方面与传统汽车相比有着巨大的潜力，比如在噪声、排放物、利用效率等方面。在国务院印发的《节能与新能源汽车产业发展规划》中指出，新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，本规划所指新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车[5]。..1.2增程式电动汽车基本结构原理与优势增程式电动汽车是在纯电动车的基础上配置了增程器（即发动机和发电机组）[21]，其中机械连接包括驱动电机与传动系统及车轮之间和发动机与发电机之间；电气

4、连接包括发电机、驱动电池组、充电机及功率转换器之间。增程式电动汽车的机械能传输方向是从驱动电机到机械传动系统再到驱动车轮；能量传输方向主要分为动力电池与驱动电机相互传输；增程器同时给驱动电机和蓄电池传输能量；增程器单独给驱动电机传输能量。增程式电动汽车由两种车载储存能量源给予汽车行驶，因此通过增程器开启与关闭将工作模式划分纯电动工作模式和增程器开启工作模式。而增程器开启时，工作原理却不同于串联式电动汽车。因为串联式电动汽车在发动机开启时，通常会工作在高转速、大功率的固定工作点，一方面会使发动机燃油经济性下降，另一方面发动机能量过剩的情况下，会出现能量先传输到电池

5、组再到驱动电机，增加了传输过程无疑加大能量的损失。而增程式电动汽车在增程器开启后会根据驱动电机的需求功率调整发动机的输出功率，尽量让其工作在最优工作曲线，达到较好的经济性能[22]。2增程式电动汽车动力学仿真模型建立2.1整车基本参数与性能指标当增程式电动汽车的基本参数确定后，需要设计车辆性能的目标值。纯电动续驶里程作为增程式电动汽车参数匹配计算中最重要的指标，它将是下章控制策略研究的重要依据，因此车辆性能指标的确定非常关键，动力电池组作为增程式电动汽车的主要能量源，其参数的计算与设定包括电池组的电压、单体电池的个数等。增程式电动汽车与其他类型混合动力汽车相比，

6、具有自身特殊性，如动力电池组的电压必须与驱动电机电压保持一致特点。本文电池组选用了锂离子电池（Lithium-Poly-mer）[31-32]。由增程式电动汽车的指标可知，其总行驶里程为400km，而纯电动行驶里程为60km，则要求增程模式下行驶距离至少达到340km。在第三章的发动机最佳工作曲线和仿真结果分析中可知，如果取发动机的平均燃油消耗率为5.2L/100km，计算可得油箱容积至少大于17.68L，因此本文取发动机油箱体积为20L。..2.2动力总成参数计算与设定在电动汽车驱动电机的应用中以下几种类型最为常见：一是直流电机，包括直流无刷电机、励磁同步电机

7、、永磁直流电机、直流串联或并联电机；二是交流电机，其中应用广泛的是交流异步电机[23]。电机种类不同，其各自的优缺点也不尽相同。直流电机的结构简单，并且易于控制，起动和制动转矩大，但是存在电刷和换向器，一方面容易磨损破坏，另一方面在接触处容易发生电火花和干扰，影响电机性能。交流电机克服了直流电机具有电刷和换向器带来的不足而且控制线路简单，因此可以提高控制线路的可靠性，又可以减少电器的维修工作量，但是交流电机的起动转矩不大，最大转矩不是很高，用于驱动大转矩时，经常会出现短时过负荷，并且起动电流很大，增加了所需电源的容量。根据以上论述，本文在充分考虑了各类型电机的优

8、势后，选择了直流无刷电机