《B4_MichaelStapelbroek_Paper_Chinese》.pdf

题目：《新型分轴式混合动力的控制策略》 作者/发言人： Dr.-Ing. Michael Stapelbroek （德国亚琛FEV 公司） Dipl.-Ing. Hans-Peter Lahey （德国亚琛FEV 公司） Dipl.-Ing. Jürgen Ogrzewalla （德国亚琛FEV 公司） 电子邮箱： Michael.Stapelbroek@ Herta.Dumitru@ 专题组： 驱动系统 / 动力总成 关键词： 运行策略，优化，混合动力电动车，分轴式混合动力，HEV， 离散动态程序，DDP 摘要： 相对于传统车辆，混合动力电动车可实现燃油经济性和降低排放的完美结合。 插电式混合动力电动车不仅可实现部分的零排放行驶，还能克服纯电动汽车续驶 里程短、充电时间长的缺点。所有的混合动力驱动系统都增加了一个自由度，即 第二个能量转换器，用来在各工况点上改善动力总成的运行效率。因此，车辆的 运行策略必须适应相关设计要求，如燃油或能量消耗率、排放性能和噪声性能等 的要求，并实现理想的驾驶舒适性。 在此领域中，FEV 采用持续开发流程定义混合动力的概念布局，并进一步优 化从概念到量产阶段的控制策略。FEV 通过专业的动力总成仿真以及数字优化技 术，如实验设计 DoE 和离散动态程序 DDP 技术，确定动力总成的优化方案和总 体优化控制策略。FEV 兼顾客户提出的车辆设计目标、油耗目标和可供选择的硬 件设备，据此寻找出最优设计方案。基于这一方案，FEV 再采用优化的控制策略， 实现燃油消耗目标和其他设计目标，如NVH 和驾驶舒适性要求等。 本文描述了分轴式混合动力概念的整个开发流程。首先，通过优化所有混合 动力总成组件的参数，寻找最优的动力总成布局。这里考虑到一系列的边界条件： 后轴电机的制动能量回收限值，发动机暖机过程和催化器起燃过程，由于机油低 温引起的变速箱摩擦增大，12V 车载电网的功率需求，以及电池、电机、发动机 和变速箱的效率等等。进而，在控制策略上考虑下列的功能模块的应用，如发动 机启停、电机辅助增速、工况点切换、增程器控制、纯电驾驶模式、制动能量回 收等等，确保仿真结果符合实际情况。采用优化方法，可以离线确定最优的全局 控制策略，并据此生成可以在车辆上应用的具体控制模块。最后，在车辆试验中， 控制策略的有效性得到验证，符合客户提出的燃油消耗率的目标。 该方案已经在某一典型的混合动力车辆上得到示范应用。 介绍 最近十年，中国已成为世界上最大的汽车市场，年增长率高达26%[1] 。但是 私人汽车的发展，给中国的大城市环境带来了CO2 和雾霾问题。持续已久的中国 首都北京空气污染问题，甚至引起了2013 年上半年[2]旅游市场的下滑，从而激 增了电动汽车发展的独立性和领导性目标压力。为应对挑战，2005 年，中国引 入了轻型车辆两阶段车辆燃油消耗率法规。计划在2015 年执行第三阶段法规[1]。 图1- 中国主要汽车制造厂平均燃油消耗率（CAFC ）[1] 图1 是中国主要汽车制造厂生产汽车的平均现状，显示了各车厂的平均汽车 燃油消耗率与平均车重的比率。数据通过不同颜色和圆圈大小区分了自主品牌和 合资厂销售汽车的差别。 其中相对于合资品牌，尽管中国的自主品牌大多为轻型汽车，但是平均油耗 并没有显著降低。2010 年汽车平均燃油消耗率为7.7 L/100 公里。2002 年至2010 年[3]，尽管中国已降低了15%的CO2 排放，但是，大多数汽车厂商还需继续降低 燃油消耗率，以满足2015 年（第3 阶段）的初始目标：6.9 L/100 公里。而且， 中国工信部(MIIT)将计划在2020 年逐步实现5.0L/100 公里的更低目标。 1 中国旅游数据显示，2013 年上半年，北京游客数量比上年同期下降了14%。 此计划非常接近欧洲，而且平均燃油消耗率更低。虽然略有不同，仍可以比 较同样市场的份额，汽车工业在相同的条件下发展：气候变化、法规压力和客户 需求。 众所周知的解决方案是通过混合动力以及纯电动汽车来替代