Plug-in混合动力电动汽车能量消耗研究.docx

? ? Plug-in混合动力电动汽车能量消耗研究 ? ? 　　摘要：针对某Plug-in混合动力电动汽车，应用Cmise/Simulink联合仿真的方式建立整车模型。采用仿真分析的方法，分别依据GB/T19753-2005和GB/T19753-2010两版国标中规定的轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法规定的工况及测试条件，对车辆能量消耗进行对比分析。在对所开发的整车控制策略的控制效果进行验证的同时，研究新旧两版国标对Plug-in混合动力电动汽车整车能量消耗的影响。 　　关键词：电动汽车，混合动力，能量消耗 　　0 引言 　　Plug-in混合动力电动汽车是基于当前纯电动汽车产业化面临技术不成熟和关键部件成本过高等问题的背景下，作为替代的过渡性产品的一类新能源汽车[1]。混合动力汽车分为串联式、并联式和混联式3种结构，所有这3种动力系统都可以设计成为Plug-in外接充电结构形式。世界主要汽车厂商大多已经开展了各种形式Plug-in混合动力电动汽车的开发。而国内对于所开发的Plug-in混合动力电动汽车，主要依据轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法进行评估和考核。 　　1 Plug-in混合动力系统 　　轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法中按照储能装置是否需要外接充电、车辆是否具有行驶模式手动选择功能，将混合动力电动汽车分为4类[2-3]，如图1所示。 ? 　　本文Plug-in混合动力电动汽车属于可外接充电，有行驶模式手动选择功能的油电混合动力电动汽车，其混动系统主要由1.5L VCT汽油发动机、ISG电动机/发电机及其控制器、TM驱动电机、动力耦合部件及其控制器、高压动力电池组、DC/DC整流器、低压电池和充电接口等部件构成。其中主要部件参数如表1所示。 ? 　　2 能量消耗测试方法 　　轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法中对可外接充电、有行驶模式手动选择功能和无行驶模式手动选择功能，以及无外接充电的混合动力电动汽车能量消耗方法分别进行了介绍。其中可外接充电、有行驶模式手动选择功能的混合动力电动汽车能量消耗计算方法如下所示。 　　条件A：储能装置处于充电终止的最高荷电状态； 　　条件B：储能装置处于运行放电结束的最低荷电状态，进行整车电耗和油耗仿真计算，整车燃油消耗的计算方法如下所示： ? 　　其中，C为整车燃油消耗量（L/100km）；c1为国标中条件A情况下所得的燃油消耗量（L/100km）；c2为国标中条件B情况下所得的燃油消耗量（L/100km）；D为在条件B的试验条件下，所测得的纯电动续驶里程（km）；Dav为假设储能装置两次充电之间的平均行驶里程，为25km。 　　GB/T 19753—2005和GB/T 19753—2010两版国标中规定的轻型混合动力电动汽车能量消耗量试验方法稍有不同，主要区别如表2所示。 　　从而得到两版国标中能量消耗量计算公式分别为： ? 　　其中，De为在GB/T 19753—2005版国标中，条件B的试验条件下，所测得的纯电动续驶里程（km）；Dovc为在GB/T 19753—2010版国标中，条件B的试验条件下，所测得的纯电动续驶里程（km）。 　　3 基于Cruise/Simulink联合仿真能量消耗结果 　　 国内外的整车性能仿真分析软件主要有PSAT、AMESim、GT-SUITE/GT-DRIVE、CarSim、Cruise等。其中Cruise软件是AVL公司开发的一款集整车动力性、经济性和排放性仿真的成熟商业软件，并随其版本的更新，功能也在不断扩展，它在设计、开发、后处理及外部接口方面更注重于工程应用，通过仿真，可大大降低产品开发成本、缩短开发周期[4-5]。 　　为了根据上述方法计算得到整车能量消耗，本文采用Cmise/Simulink联合仿真的方法，在Cruise中搭建主要部件模型，在Simulink中建立控制策略数学模型，并通过Real-Time Workshop功能，生成Cruise支持的动态链接库（dll），并将其整合到已搭建的Cruise模型中进行Plug-in混合动力电动汽车能量消耗进行仿真计算。仿真得到纯电动（EV）续驶里程、A和B条件下能量消耗，如图2、3所示。 ? 　　根据国标中要求仿真得到不同条件下的整车电气能量和燃油消耗如表3所示。 ? 　　使用原有控制策略，在GB/T19753—2005测试条件下，纯电动续驶里程小于在GB/T 19753—2010测试条件下所得到的纯电动续驶里程；原因如图4所示。 ? 　　应用整车模型依据GB/T 19753—2005和GB/T19753—2010两版国标中规定，在条件A下进行仿真，得到当电池放电电量不小于电池容量的3%时车辆行驶里程小于5个标准循环工况的长度，当发动机启动时车辆的