可外接充电式混合动力电动汽车特点和设计浅析

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1、A版可外接充电式混合动力电动汽车特点和设计浅析赵兴福(广汽丰田汽车有限公司，广州511455)魏健(中国定远汽车试验场，安徽518049)【摘要】可外接充电式混合动力电动汽车(PHEV)在节能和环保方面有着显著优势。文章介绍PHEV特点，在续驶里程的设定、控制策略、电机设计、动力电池设计等方面对PHEV设计进行分析。【Abstract】PHEVhassignificantadvantageonenergyandenvironment．ThecharacteristicofPHEVisintroduc

2、ed，andthedesignofPHEVonthesettingofEVrange，controlstrategy，motorandbatteryisanalyzed．【主题词】混合动力汽车设计在最佳工况，从而达到高能效和低排放的目的。0引言其行驶所需能量全部来自石油燃料，电池的SOC也在很小的范围内波动。而PHEV主要使用电机提供动力，发动机只随着社会的进步、科技的发展，面对传统汽车是作为辅助运行系统。其可以使用电能全部或部亟待解决的一系列问题，具有在城市工况下油耗分替代石油燃料，大大减少了对石

3、油燃料的依赖明显改善、排放显著降低等优势的混合动力电动性_3J。PHEV的电池SOC必须在很大范围内波动汽车(HEV)开始大范围的推广和商业化。但是(如4-40％)，属于深充深放，因此对电池性能的要HEV适用能源方面仍然依赖于石油燃料，远景并求也更加严格。不乐观。因此在HEV基础上，诞生了可外接充电能够从商业电网充电替代石油燃料是PHEV式混合动力电动汽车(PHEV)。的主要特点。而能够替代石油燃料的量主要依赖PHEV可以更有效地改善汽车尾气排放、提高每次充电的量(电池容量)、两次充电之间行驶的能源

4、效率、适用更广泛的能源、增加汽车续驶里程距离(通常为一天行驶的距离)和电力使用情况和性能，是一种最有发展前景的混合动力电动汽(行驶工况和控制策略)。车驱动模式，也是向最终的清洁能源汽车过渡的PHEV动力系统主要分为并联式、串联式和混最佳方案之一_l。联式三种结构，其结构主要特点与HEV类似]。PHEV在控制策略、电机设计和动力电池设计方面1PHEV的特点与HEV有着显著的不同。PHEV搭载电池的容量比HEV更大，其电池容量一般达到5—10kWh，约HEV主要使用发动机提供动力，电池等储能是电动汽车(

5、EV)的30％一50％，是HEV的3—5装置只是储存和释放能量，用来平衡在车辆不同倍。PHEV用的发动机功率比HEV的小，电机功工况下对发动机能量的需求，以此使发动机工作率比HEV的大。收稿日期：2010—01—08上海汽车2010．03·3-^一4{酶∞∞如∞∞加m0水平后(行驶距离Akm)，向SOC水平固定的控制2续驶里程切换，变为和HEV一样，以石油燃料为主行驶，如图2所示。称减少SOC行驶的模式为电量消耗模纯电动续驶里程是使用外部供给的电能能够式(CD模式)，称固定SOC行驶的模式为电量保持

6、模式(CS模式)。行驶距离Akm为分界，从电行驶的距离，是最基本的车辆性能之一，也是PHEV用户关心的车辆性能之一。设定纯电动续量消耗模式向电量保持模式的控制变化很大。驶里程是PHEV开发时的一个重要问题。为了达到最优设计，有必要首先明确特定环境下用户一天行驶的距离。HEV利用率(UF)是基于用户使用PHEV一天行驶距离的统计数据算出的概率，其代表全部车辆一天行驶距离的统计数据中，小于或等于某一距CS模式离的车辆累计所占百分比。图1所示为由+j萱61995NPTS统计数据计算的一天行驶距离的分布情况

7、和UF。图2PHEV的工作模式和控制策略_行驶距离的百分比l—一(1)电量消耗模式(CD模式)l——累计频次(UF)百分比l—／在电池组充满电(例如SOC=100％)后的初／期行驶阶段，车辆可以以纯电动模式行驶，此时电／／池组的SOC可能有些波动，但其平均水平不断减／少，即电量在不断消耗，直至达到某一规定的值为／止，此过程为电量消耗模式。根据发动机是否参_．_．_一．1_I_一-一一一与工作，电量消耗模式分为纯电动(AE)控制策略和混合控制策略。行驶距离(kin)(2)电量保持模式(cs模式)图1一

8、天行驶距离的分布情况和UF在电池组的能量消耗到一定程度(例如SOC：30％)时，为了保证车辆性能和电池组的安全纯电动续驶里程取决于电池容量和SOC范性，车辆进入电量保持模式。电量保持模式的工围。为增加续驶里程，车辆搭载的电池容量也要作特点是：工作方式与传统的混合动力模式类似；增加，将导致电池的体积和质量增加、成本上升等电池SOC保持相对恒定。控制策略类似传统混合问题，而过大的续驶里程(UF过大)，将出现电池动力，发动机和电机同时工作，电池组SOC可以有中电量没有完全利