插电式混合动力SUV车控制策略研究.doc

插电式混合动力 张 SUV 车控制策略研究 志1 ，杨芸芸2 ( 1． 中国汽车工程研究院股份有限公司 部件试验研究部，重庆 400039; 2． 武汉理工大学 汽车工程学院，湖北 武汉 430070) 摘 要: 对插电式并联混合动力 SUV 车的发动机、电机、蓄电池及变速器参数进行选取，并提出一种规则 控制策略。在 ADVISOR 2002 仿真软件中建立仿真模型，并在 UDDS － EPA 城市循环工况下进行多次仿真。 将该插电式混合动力车与配备相同电池容量的混合动力车的仿真结果进行比较，并对蓄电池和电机参数进 行优化。仿真结果表明，该设计比较合理。 关键词: 插电式混合动力; 规则控制策略; 电辅助控制策略; 仿真研究 中图分类号: U461． 1 DOI: 10． 3963 / j． issn． 1007 － 144X． 2012． 02． 014 插电式混合动力汽车 ( plug － in hybrid elec- tric vehicle，PHEV) 可以利用外部电网通过充电装 置对车载电池组进行充电，从而增加纯电动续驶 里程，大大减少对燃油的依赖，同时还可以降低车 辆的废气排放，是目前电动汽车领域研究的热点 之一［1］。与普通混合动力电动车相比，插电式混 合动力车须保证全电力续驶里程，故对其动力总 成各部件提出了不同的要求。 插电式混合动力电动汽车动力系统参数的选 择不仅与车辆的整车动力性和经济性要求有关， 还与控制策略以及车辆行驶的工况密切相关。笔 者以一款传统 SUV 为原型，设计并联式 Plug － in 混合动力车，在普通混合动力车的电辅助控制策 略的基础上，设计适合插电式混合动力电动车的 控制 策 略，应 用 前 向 / 后 向 仿 真 软 件 ADVISOR ( advanced vehicle simulator) 2002 建 立 相 应 的 模 型，对不同的电机、AER( all electric range) 和动力 电池容量进行优化设计。通过分析仿真结果，对 该方案的可行性和有效性进行了验证。 构图如图 1 所示。该 SUV 车辆的整车动力参数 如表 1 所示。 图 1 插电式混合动力汽车动力系统结构图 表 1 SUV 整车动力参数 参数及单位 数值 轴距 / m 迎风面积 A / m2 轮胎滚动半径 rr / m 滚动阻力系数 f 空气阻力系数 CD 车辆总质量 m / kg 2． 790 3． 120 0． 376 0． 018 0． 350 1 805． 000 1 1． 1 参数匹配 设计该插电式混合动力 SUV 车时的首要目 标是满足车辆的动力性能，故需要满足以下 3 个 条件: ( 1) 起步加速性能。即车辆能在设定时间内 由静止持续加速到额定车速的性能。 系统结构图和整车动力参数 目前插电式混合动力车辆 大多采用串联结 构，考虑到该车辆的布置以及运行工况，采用单轴 并联式结构。该插电式混合动力汽车动力系统结 收稿日期: 2011 － 11 － 06． 作者简介: 张 志( 1978 － ) ，男，四川万源人，中国汽车工程研究院股份有限公司部件试验研究部工程师． 182 武汉理工大学学报( 信息与管理工程版) 2012 年 4 月 ( 2) 以额定车速稳定行驶的能力。对于并联 混合动力车辆来说，发动机应该能够提供车辆以 额定车速稳定行驶的全部功率，并能克服坡度大 于 3% 的路面阻力。 ( 3) 以最高车速稳定行驶的能力。在插电式并 联混合动力汽车上，电机和发动机的输出功率应分 别能满足车辆以最高车速行驶时的功率需求。 车辆行驶时所需的功率为: 表 2 插电式混合动力 SUV 车动力系统参数 部件 参数及单位 数值 整车 整车质量 / kg 2 059 最大功率 / kW / r / min 最大转矩 / N·m / r / min 质量 / kg 43 /5 000 89 /3 800 140 发动机 额定功率 / kW 最大转矩 / N·m 额定转速 / r / min 最高转速 / r / min 45 252 2 950 5 850 电机 ( 三相交流 异步电机) 3 ? 3 600 dt + 3 600 ? 1 Gfua CD Aua δmua Giua du Pe = η + + 3 600 76 140 T ( 1) 式中: Pe 为车辆所需的功率; ηT 为传动系机 械效率; G 为 车 辆 总 重 力; f 为 滚 动 阻 力 系 数; ua 为车速; CD 为空气阻力系数; A 为迎风面积; δ 为 容量 / A·h AER / km 电池数 / 个 电压 / V 60 60 25 300 蓄电池组 ( 磷酸铁