增程式電動(dòng)車用發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)優(yōu)化

段俊法 張宇

摘 要：本文利用ADVISOR軟件對(duì)某款汽車的性能參數(shù)進(jìn)行研究，為研究整車發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能，對(duì)功率跟隨控制策略的主要參數(shù)變化進(jìn)行分析，對(duì)SOC的上下限值、發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率和發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)功率變化速度參數(shù)優(yōu)化，得到一組控制參數(shù)使整車100km油耗與排放性能達(dá)到較為理想的狀態(tài)，為后續(xù)研究增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力性能及經(jīng)濟(jì)性能提供參考。

關(guān)鍵詞：ADVISOR；增程式電動(dòng)汽車；發(fā)動(dòng)機(jī)；控制策略

中圖分類號(hào)：U469.72+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）20-0111-03

Optimization of Control Parameters of Atkinson Engine for

Incremental Electric Vehicle

DUAN Junfa ZHANG Yu

（North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou Henan 450045）

Abstract： In this paper， ADVISOR software was used to study the performance parameters of a car. In order to study the performance of the vehicle engine， the main parameters of the power following control strategy were analyzed. The upper and lower limits of the SOC， the output power of the engine and the speed parameters of the instantaneous power of the engine were optimized， and a set of control parameters were obtained. The fuel consumption and emission performance of the 100km could reach an ideal state， so as to provide reference for subsequent research on the dynamic performance and economic performance of the extended electric vehicle.

Keywords： ADVISOR； extended range electric vehicle；engine；control strategy

1 概述

增程式電動(dòng)汽車作為傳統(tǒng)燃油車向純電動(dòng)汽車過渡的產(chǎn)物，與傳統(tǒng)燃油汽車的高能耗、高污染等性能相比，其可以采用內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力電池兩個(gè)動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)車輛行駛，內(nèi)燃機(jī)與發(fā)電機(jī)組成增程器，輸出功率由發(fā)電機(jī)形成電能輸出到驅(qū)動(dòng)電機(jī)，用以整車工作使用，不直接參與整車的驅(qū)動(dòng)。在內(nèi)燃機(jī)機(jī)選擇方面，可以使用低排放小功率的內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力電池共同作為整車動(dòng)力源[1]。增程式電動(dòng)汽車不僅具有傳統(tǒng)燃油車的高效性、強(qiáng)動(dòng)力性，而且具有純電動(dòng)汽車零排放、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)[2]。對(duì)增程式電動(dòng)汽車內(nèi)燃機(jī)控制策略的研究是匹配整車動(dòng)力性能的重要一步[3]。汽車部件較多，能用來表示車輛性能的參數(shù)也很多，且均對(duì)整車動(dòng)力性能及經(jīng)濟(jì)性能有一定的影響。

本文利用ADVISOR軟件將某款汽車改裝成增程式電動(dòng)汽車，并對(duì)使用的阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和控制參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，分析各個(gè)參數(shù)變化對(duì)整車動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能的影響，使得在不影響整車動(dòng)力性的基礎(chǔ)上，保證整車燃油的經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)性。

2 參數(shù)匹配及控制參數(shù)優(yōu)化

增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力性能需要滿足車輛行駛功率的需求，動(dòng)力性能的評(píng)定是通過最高車速、最大爬坡度和加速時(shí)間來實(shí)現(xiàn)的。增程式電動(dòng)汽車性能受到整車參數(shù)及動(dòng)力部件性能的影響，因此對(duì)整車參數(shù)進(jìn)行匹配對(duì)提高增程式電動(dòng)汽車整車性能至關(guān)重要。本文對(duì)某款汽車進(jìn)行改裝，改裝后的整車尺寸與原車尺寸一致，保留原車的傳動(dòng)系統(tǒng)，改用動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和增程器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)整車的運(yùn)行。在滿足整車動(dòng)力性能的前提下，根據(jù)整車動(dòng)力總成的特點(diǎn)，對(duì)整車零部件參數(shù)進(jìn)行匹配。

2.1 原車基本參數(shù)及控制策略參數(shù)

原車基本參數(shù)如表1所示。

對(duì)整車參數(shù)安裝設(shè)定的匹配要求得出各個(gè)部件的具體參數(shù)，選定各部件的型號(hào)，進(jìn)行控制參數(shù)的優(yōu)化。本文所用功率跟隨控制策略參數(shù)及變量包括圖1和表2。

本文在NEDC工況下對(duì)動(dòng)力電池的SOC上下限值（cs_hi_soc與cs_lo_soc）、發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率（cs_min_pwr與cs_max_pwr）、發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)功率變化速度（cs_max_pwr_rise_rate與cs_min_pwr_fall_rate）進(jìn)行優(yōu)化研究。

2.2 SOC的優(yōu)化

對(duì)cs_hi_soc取0.5～1，cs_lo_soc取0.1～0.49進(jìn)行分析，對(duì)不同參數(shù)組合仿真，其排放和油耗如圖2所示。

由圖可知，整體的變化趨勢(shì)是一致的，隨著cs_hi_soc與cs_lo_soc的降低，排放和油耗減少，整車的性能效果越好。綜合考慮，cs_hi_soc=0.65，cs_lo_soc=0.35。

2.3 cs_min_pwr和cs_max_pwr的優(yōu)化

對(duì)cs_min_pwr取21.5～43.0kW，cs_max_pwr取0～21.5kW進(jìn)行分析，對(duì)不同參數(shù)組合仿真，其排放和油耗如圖3所示。

由圖可知，cs_min_pw=20kW即0.47*cs_pwr，cs_max_pwr=35kW即0.81*cs_pwr時(shí)各項(xiàng)性能最優(yōu)。

2.4 cs_max_pwr_rise_rate與cs_min_pwr_fall_rate優(yōu)化

發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)功率變化速度影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和排放，對(duì)cs_max_pwr_rise_rate與cs_min_pwr_fall_rate取值范圍分別為-10 000W/s～0和0～10 000W/s。發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)功率變化速度優(yōu)化見圖4。

由圖可知，cs_max_pwr_rise_rate=2 000W/s與cs_min_pwr_fall_rate=-4 000W/s時(shí)各項(xiàng)性能最優(yōu)。

3 結(jié)論

通過對(duì)功率跟隨控制策略參數(shù)的優(yōu)化，cs_hi_soc=0.65、cs_lo_soc=0.35；cs_min_pw=20kW、cs_max_pwr=35kW；cs_max_pwr_rise_rate=2 000W/s、cs_min_pwr_fall_rate=-4 000W/s時(shí)，整車的100km油耗與排放性能達(dá)到較為理想的狀態(tài)。本文對(duì)控制參數(shù)的優(yōu)化為整車的性能研究提供了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋珂，章桐.增程式純電驅(qū)動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)研究[J].汽車技術(shù)，2011（7）：14-19.

[2]焦磊.增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力總成參數(shù)匹配及控制策略研究[D].西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2013.

[3]王神保，張戟.增程式電動(dòng)汽車[J].汽車工程師，2012（12）：48-50.