文章編號： 1006-9798（2024）03-0058-10； DOI： 10.13306/j.1006-9798.2024.03.009

摘要： 為了降低電機(jī)峰值扭矩，提高車輛在頻繁啟停時(shí)的動態(tài)性能，建立一種具備多模式切換和制動能量回收功能的載電液驅(qū)車輛模型。根據(jù)車輛的基本工作原理和模式，完成了動力傳動系統(tǒng)的參數(shù)匹配，設(shè)計(jì)了一種基于規(guī)則的動態(tài)優(yōu)化能量管理策略，實(shí)現(xiàn)能量分配控制和工作模式的實(shí)時(shí)切換。利用AMESim和Simulink軟件對該模型進(jìn)行建模，并在認(rèn)證的FTP75和WLTC循環(huán)工況下進(jìn)行聯(lián)合仿真。仿真結(jié)果顯示，與同等配置的純電動汽車相比，載電液驅(qū)車輛在FTP75工況下的電池消耗率降低了6.2%。

關(guān)鍵詞： 電動汽車； 液壓傳動； 性能改善； 聯(lián)合仿真

中圖分類號： U469.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

在雙碳目標(biāo)和節(jié)能環(huán)保的雙重壓力下，推廣純電動汽車已成為必然。但純電動汽車動力傳動技術(shù)仍需解決里程焦慮和適應(yīng)性差的問題[1-3]?；旌蟿恿ζ囋谔岣呦到y(tǒng)動力性和經(jīng)濟(jì)性方面發(fā)揮了重要作用[4-5]。研究表明，液壓系統(tǒng)的應(yīng)用可以有效降低車輛能耗。串聯(lián)液壓混合動力系統(tǒng)通過優(yōu)化液壓部件尺寸，提高了37%的燃油效率[6-7]。Ji在北京市的駕駛條件下研究了配備功率分流無級變速器的串并聯(lián)液壓混合動力汽車，結(jié)果顯示其燃油消耗減少了16 .4%[8]。Liu針對機(jī)電液動力耦合電動車，設(shè)計(jì)了一種基于高壓蓄能器和BRV行駛狀態(tài)參數(shù)的控制策略，大大降低了電機(jī)的峰值功率，使電池能耗降低了17.32%[9]。用液壓再生制動代替摩擦制動，并將回收的液壓能耦合在泵入口處輔助加速，使得蓄電池軌道車輛的能量回收效率達(dá)到50%以上[10]。Jia研究了一種具有多種驅(qū)動模式和能量再生制動模式的新型電液動力耦合車輛，建立了以蓄電池荷電狀態(tài)最大和速度誤差最小為目標(biāo)的優(yōu)化模型，并使用最優(yōu)拉丁超立方設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)變量[11]。通過田口法優(yōu)化電液比和轉(zhuǎn)速閾值能提升車輛加速性能和能量回收效率[12]。在能量管理策略方面，楊健提出了一種電液動力耦合傳動技術(shù)，并設(shè)計(jì)了基于模糊邏輯控制的最優(yōu)能量管理策略，使電能消耗率在NEDC和UDDS循環(huán)中分別降低了14%和21%[13-14]。Hong針對電液混合動力汽車，結(jié)合基于規(guī)則與深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的控制策略，優(yōu)化電液功率分配比，使電能消耗率在NEDC循環(huán)中降低了15.9%，在WLTC循環(huán)中降低了18.3%[15]。雙深度Q神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DDQN）能量管理策略，實(shí)現(xiàn)了車輛工作模式之間的最佳切換，并降低了電能消耗率[16]。盡管對混合動力汽車進(jìn)行了大量研究，目前還沒有同時(shí)考慮電池壽命和電機(jī)峰值扭矩的高度復(fù)雜電液混合動力汽車動力系統(tǒng)的研究，本文提出了一種載電液驅(qū)動車輛模型，進(jìn)行車輛動力傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配，設(shè)計(jì)了基于規(guī)則的動態(tài)優(yōu)化能量管理策略。聯(lián)合仿真實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了電液驅(qū)動車輛在能量管理方面的優(yōu)勢。

1載電液驅(qū)車輛結(jié)構(gòu)和工作模式

1.1動力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

提出的載電液驅(qū)車輛動力系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，主要包括變量柱塞液壓泵、高壓蓄能器、低壓蓄能器、變量柱塞液壓泵/馬達(dá)（馬達(dá)在泵模式下亦可工作，實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行），車輛控制單元、功率轉(zhuǎn)換器、動力電池、電機(jī)、溢流閥、傳動系統(tǒng)、減速器、差速器、車橋、制動器和車載電路部件。

動力電池通過功率轉(zhuǎn)換器與驅(qū)動液壓泵的電機(jī)相連，是混合動力汽車的主要能源，因此，電機(jī)與車輪的動力需求解耦，能夠屏蔽負(fù)載波動帶來的電流沖擊，使電機(jī)在更高效的區(qū)域運(yùn)行。電機(jī)為液壓泵提供動力，保持系統(tǒng)壓力在預(yù)定范圍內(nèi)。液壓泵/馬達(dá)輸出的機(jī)械動力經(jīng)過傳動系統(tǒng)、主減速器和差速器傳遞到驅(qū)動橋，驅(qū)動車輛行進(jìn)。車輛制動時(shí)，液壓泵/馬達(dá)將制動能（慣性能）以液壓能形式回收到蓄能器中，提升載電液驅(qū)車輛的能量回收效率。

液壓動力的引入顯著降低了電機(jī)的峰值功率需求，從而實(shí)現(xiàn)了再生制動，提高了整體能效并減少了排放。與傳統(tǒng)車輛相比，載電液驅(qū)車輛的動力傳動系統(tǒng)布局更加靈活。由于駕駛室可以完全密閉，駕駛過程中無需考慮絕緣問題，因此載電液驅(qū)車輛特別適合在水下和其他惡劣環(huán)境中使用。這種設(shè)計(jì)不僅在能效和排放方面具有顯著優(yōu)勢，而且在多種復(fù)雜環(huán)境下也能保持卓越的性能和可靠性。

1.2載電液驅(qū)車輛基本工作模式

載電液驅(qū)車輛具備駐車、啟動、行進(jìn)、爬坡、制動和倒車等6種基本工作模式，且能根據(jù)車輛的結(jié)構(gòu)功能和不同工況需求進(jìn)行了衍生。具體包括液壓蓄能器液壓啟動、液壓泵液壓啟動、復(fù)合啟動、液壓泵給蓄能器充能（液壓蓄能器通常能夠在70%的能量水平上運(yùn)行）、液壓能再生制動、復(fù)合再生制動（在制動需求較高時(shí)，同時(shí)回收制動能轉(zhuǎn)化為液壓能）、機(jī)械制動（ABS制動，不涉及液壓動力）、蓄能器液壓倒車以及液壓泵液壓倒車等工作模式，覆蓋了動力電池、電機(jī)、液壓蓄能器、液壓馬達(dá)、液壓泵與車輛負(fù)載之間的動力和能量轉(zhuǎn)換過程，通過相互結(jié)合，滿足車輛在不同工況下的需求。

1）駐車模式。該模式的工作原理詳見圖2，載電液驅(qū)車輛使用中央制動器和液壓馬達(dá)鎖止車輛。當(dāng)檢測到高壓蓄能器能量狀態(tài)不理想時(shí)，電機(jī)啟動液壓泵向高壓蓄能器充能，液壓油從低壓蓄能器流向高壓蓄能器。否則，所有組件都處于關(guān)閉狀態(tài)。

2）復(fù)合啟動模式。該模式的工作原理見圖3，車輛需要進(jìn)行高扭矩迅速啟動時(shí)，僅依靠高壓蓄能器提供的能量可能導(dǎo)致能量迅速釋放而壓力下降，無法滿足啟動需求。為了維持車輛在高壓狀態(tài)下進(jìn)行啟動，電機(jī)和液壓泵同時(shí)供能。低壓油從液壓馬達(dá)和低壓蓄能器出口進(jìn)入液壓泵入口，而高壓油則從液壓泵出口和高壓蓄能器出口流入液壓馬達(dá)入口。液壓馬達(dá)輸出的機(jī)械能通過傳動軸、主減速器和差速器傳遞給驅(qū)動橋，從而驅(qū)動車輪，實(shí)現(xiàn)車輛快速起步加速。

3）行進(jìn)模式。該模式的工作原理見圖4，車輛正常行駛過程中，高壓蓄能器儲存的能量受限，難以長時(shí)間持續(xù)提供能量。為確保連續(xù)供應(yīng)液壓動力，高壓蓄能器和低壓蓄能器將被關(guān)閉，而動力電池將為驅(qū)動電機(jī)提供電力。在離合器結(jié)合的情況下，電機(jī)驅(qū)動液壓泵將高壓油輸出至液壓馬達(dá)，推動車輛前進(jìn)。此時(shí)，液壓油在液壓泵和液壓馬達(dá)之間形成獨(dú)立環(huán)流，從液壓馬達(dá)出口返回液壓泵入口，再從液壓泵出口返回液壓馬達(dá)入口。

4）復(fù)合再生制動模式。該模式的工作原理見圖5，在制動強(qiáng)度較大的情況下，車輛的制動能量可以回收并轉(zhuǎn)化為液壓能。液壓馬達(dá)在車軸的驅(qū)動下以液壓泵模式運(yùn)行，此時(shí)斜盤傾角反向，液壓油從低壓蓄能器流經(jīng)液壓馬達(dá)進(jìn)入高壓蓄能器，實(shí)現(xiàn)了制動能量的再生和儲存。

5）儲能器液壓倒車模式。該模式的工作原理見圖6，液壓油從高壓蓄能器流經(jīng)液壓馬達(dá)進(jìn)入低壓蓄能器，液壓馬達(dá)輸出機(jī)械能以驅(qū)動車輛倒車，而液壓泵和電機(jī)則處于停機(jī)狀態(tài)。

2動力系統(tǒng)參數(shù)匹配

2.1整車基本參數(shù)

以眾泰云100的車輛參數(shù)為例（表1）對液壓動力和電動力進(jìn)行參數(shù)匹配，部分車輛基本參數(shù)的可行性已經(jīng)通過相關(guān)文獻(xiàn)驗(yàn)證[3]。

2.2液壓動力匹配

載電液驅(qū)車輛動力系統(tǒng)要求液壓動力系統(tǒng)能夠提供全部行駛動力。如果液壓動力系統(tǒng)的最高工作壓力過低，將無法滿足車輛的動力需求；相反，過高的壓力會增加液壓泄漏和安全隱患。基于以往電液混合動力車輛的經(jīng)驗(yàn)，液壓系統(tǒng)的最高工作壓力選定為35 MPa。

1）液壓馬達(dá)汽車動力指標(biāo)主要由最高車速、加速能力和最大爬坡度來表示。根據(jù)整車動力指標(biāo)確定動力源總功率

P1=1ηgmgfvmax3 600+CdAv3max76 140

P2=1ηgmgfcosamaxva3 600+mgsinamaxva3 600+CdAv3a76 140

P3=1ηgmgfvb3 600+CdAv3b76 140+δmvb3 600·dvdt（1）

其中，P1為根據(jù)最高車速所確定的動力源總功率，kW；P2 為根據(jù)最大爬坡度所確定的動力源總功率，kW；P3為根據(jù)加速時(shí)間所確定的動力源總功率，kW；g為重力加速度，m/s2；amax為最大爬坡度，16°；vmax為最高車速，120 km/h；va為最大爬坡時(shí)的穩(wěn)定車速，30 km/h；vb取100 km/h，dv/dt取0.7 m/s2。計(jì)算得出，P1=24.31 kW，P2=31.87 kW，P3=44.5 kW。

液壓馬達(dá)的最大功率必須滿足Pm≥ max（P1，P2，P3），確定液壓馬達(dá)能的功率為

Pm=2πTm·nm60 000（2）

其中，Tm為液壓馬達(dá)輸出扭矩，Nm；nm為液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速，r/min。在液壓泵/馬達(dá)內(nèi)部，斜盤一端與活塞相連。通過改變斜盤的角度可以連續(xù)改變活塞的沖程，從而改變排量Vm。

通過了解系統(tǒng)壓力和斜盤傾角指令值，液壓泵/馬達(dá)的實(shí)際扭矩Tm為

Tm=ΔPm·Vm·βm2π（3）

其中，ΔPm為液壓馬達(dá)出口壓力和進(jìn)口壓力之間的壓力差，MPa；βm為斜盤傾角信號，取值范圍為（-1，1）。液壓馬達(dá)輸出主軸與車軸相連，液壓馬達(dá)的最高轉(zhuǎn)速取決于最高車速

nm=60·vmax·ig7.2πR（4）

其中，ig為主減速比；vmax為最高車速，120 km/h；R為車輪半徑，m。綜合式（2）～（4），在避免液壓馬達(dá)體積過于龐大的前提下，取其最大功率Pm=50 kW，排量Vm=130 mL/r，最高轉(zhuǎn)速nm=5 000 r/min。

2）液壓泵與電機(jī)連接，為液壓系統(tǒng)提供穩(wěn)定的高壓油。液壓泵的最大功率須滿足Pp=（1.1～1.2）Pm，確定液壓泵的最大功率為60 kW。在電機(jī)驅(qū)動下，液壓泵的輸出流量為

Qp=Vpnpηp

Qm=Vmnmηm

Qp=Qm（5）

其中，Qp為液壓泵輸出流量，mL/min；np為液壓泵的轉(zhuǎn)速，r/min；Vp為液壓泵的排量，mL/r；ηp為液壓泵的效率，取0.9；Qm為液壓馬達(dá)輸出流量，mL/min。高速情況下，液壓泵/馬達(dá)以最大排量輸出，液壓泵補(bǔ)充的液壓能應(yīng)滿足液壓馬達(dá)消耗的液壓能，選取液壓泵的排量為180 mL/r，轉(zhuǎn)速為3 500 r/min。

3）液壓蓄能器用于回收車輛的制動動能，在滿足峰值扭矩需求模式下提供有效的動力輔助，實(shí)現(xiàn)保護(hù)蓄電池并延長其續(xù)駛里程的目標(biāo)。液壓蓄能器的最低工作壓力PHa，min應(yīng)低于液壓系統(tǒng)的工作壓力Plow，最高工作壓力PHa，max不高于液壓泵、馬達(dá)的最高工作壓力Pmax。

液壓蓄能器工作參數(shù)直接決定液壓動力系統(tǒng)的功Cx51cPhglsuTAhEk8Ruipg==率遷移能力和能量再生效果，影響載電液驅(qū)車輛的動力和經(jīng)濟(jì)特性，工作參數(shù)應(yīng)滿足

PhVnh=Ph0Vnh0=Ph1Vnh1=Ph2Vnh2=Const（6）

其中，Ph為蓄能器瞬時(shí)壓力，MPa；Vh為蓄能器瞬時(shí)氣體體積，m3；Ph0為預(yù)充壓力，MPa；Vh0為預(yù)充氣體體積，m3；Ph1為最小工作壓力，MPa；Vh1為對應(yīng)的氣體體積，m3；Ph2為最大工作壓力，MPa；Vh2為對應(yīng)的氣體體積，m3；n表示氣體多變指數(shù)，絕熱過程時(shí)，n=1.4。

由于溢流閥的存在，高壓蓄能器的最高工作壓力Ph2被選定為35 MPa，最低工作壓力和充氣壓力的取值式（7）確定

Ph1=0.6～1Ph2

Ph0=0.6～0.85Ph1（7）

綜合考慮，選取高壓蓄能器工作壓力為21 MPa～35 MPa。高壓蓄能器中存儲的能量Eh為

Eh=∫Vh1Vh2PdV=Ph1Vnh2∫V1V21VnhdVh=Ph2Vh2－Ph1Vh1n－1=Ph1Vh1n－1Ph1Ph21n－1－1（8）

Eh同時(shí)表示高壓蓄能器可回收的最大制動能量。載電液驅(qū)車輛在制動時(shí)，整車的能量滿足平衡方程

EBr=Ek－Ef－Ew（9）

其中，EBr為再生制動所回收的能量，kJ；Ek為車輛動能，kJ；Ef為滾動阻力所消耗的能量，kJ；Ew空氣阻力所消耗的能量，kJ；將EBr、Ek、Ef、Ew的詳細(xì)表達(dá)式代入式（9）得

Ph1Vh1n－1Ph1Ph21n－1－1=12mδv2c－mgfS－CdAS21.15v2cηg·ηm·ηp（10）

其中，vc為中小型車輛在市區(qū)的一般行駛速度，60 km/h；S為制動位移，km，一般來說，時(shí)速60 km/h的情況下，從開始制動到停下的距離大約為14 m，加上反應(yīng)距離5 m，S取值19 m；ηm為液壓馬達(dá)的效率，0.9。將車輛參數(shù)代入式（10），得高壓蓄能器在最小工作壓力21 MPa時(shí)對應(yīng)的氣體體積Vh1約為28 L。綜上，高壓蓄能器的初始容積須大于28 L，選取高壓蓄能器的容積為40 L，液壓動力參數(shù)見表2。

2.3電動力匹配

1）電機(jī)是載電液驅(qū)車輛動力系統(tǒng)的主要執(zhí)行構(gòu)件之一，電機(jī)帶動液壓泵為蓄能器補(bǔ)充液壓能量，使液壓馬達(dá)對外輸出動力驅(qū)動車輛前進(jìn)。電機(jī)與液壓泵之間通過離合器和齒輪傳動機(jī)構(gòu)連接，取齒輪傳動比為2，電機(jī)的最大輸出功率與液壓泵相對應(yīng)。取電機(jī)峰值功率Pemax為60 kW，額定功率Pe為35 kW。

根據(jù)已有設(shè)計(jì)，綜合載電液驅(qū)車輛的實(shí)際情況，確定驅(qū)動電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速ne為2 500 r/min。為了更好地匹配電動力部分的結(jié)構(gòu)，最高轉(zhuǎn)速nemax取6 000 r/min。電機(jī)的峰值扭矩和額定轉(zhuǎn)矩為

Temax=9 550·PemaxneTe=9 550·Pene（11）

計(jì)算得電機(jī)的峰值扭矩Temax=229.2 Nm，額定扭矩Te=133.7 Nm。

2）動力電池參數(shù)影響整車動力，直接決定了車輛的續(xù)駛里程。綜合考慮選取磷酸鐵鋰電池作為動力電池，電池組峰值輸出功率Pbmax須滿足最高車速、設(shè)備能量消耗等因素，即

Pbmax=Pemaxηb（12）

電池?cái)?shù)量為

Nb=4·Pbmax·Rb·1 000U2bηb（13）

其中，Nb為電池?cái)?shù)量；ηb為動力電池組的總效率，取0.8；Ub為磷酸鐵鋰電池單體額定電壓，Ub為3.2 V；Rb為電池內(nèi)阻，取均值0.002 6 Ω。計(jì)算選取Nb=96，保證車輛的動力性和經(jīng)濟(jì)性。

電池組所存儲的能量必須滿足車輛續(xù)駛里程所需的能量，采用等速法來確定載電液驅(qū)車輛完成續(xù)駛里程所需能量為

W1=Pc·tPc=1ηgmgfvd3 600+CdAv3d76 140t=Svc（14）

其中，W1為車輛行駛里程S所需的能量，kWh；Pc為車輛等速行駛所需功率，kW；vd為等速行駛速度，km/h；S為車輛續(xù)駛里程，120 km。經(jīng)計(jì)算W1=12.98 kWh，電池組存儲的能量為

W2=W1ηb=CBUbNb1 000（15）

其中，W2為電池組存儲的能量，kWh。CB為單體電池組容量，Ah；經(jīng)計(jì)算，W2=14.42 kWh，CB=46.94 Ah，選取電池容量為50 Ah。電池系統(tǒng)電壓為310 V。為了評估電力系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對電池的荷電狀態(tài)SOC （state of charge）求導(dǎo)

dSOCdt=dqdt·100Cnom（16）

其中，Cnom為額定容量。電荷狀態(tài)保持在[0，100%]范圍內(nèi)。電動力參數(shù)見表3。

3仿真結(jié)構(gòu)及分析

在對載電液驅(qū)車輛的結(jié)構(gòu)、原理和工作模式進(jìn)行分析和研究的基礎(chǔ)上，利用AMESim建立了動態(tài)仿真模型，使用Simulink構(gòu)建了驅(qū)動控制策略如圖7所示。為提高仿真的可靠性，仿真模型中相關(guān)參數(shù)的設(shè)置嚴(yán)格按照表1～表3。載電液驅(qū)車輛驅(qū)動控制策略是通過設(shè)置合理的速度v和蓄能器壓力差ΔP閾值來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)駕駛員發(fā)出加速acc或減速br指令時(shí)，控制器將根據(jù)速度和蓄能器壓力差切換不同的工作模式。保證液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩可以滿足車輛在各種復(fù)雜工況、環(huán)境下行駛所需轉(zhuǎn)矩，降低了電機(jī)的峰值功率_{699509156cf5f66bdb74a796132a08122b6424e000ec2f63db78b933a475274f}，提高經(jīng)濟(jì)性。

選擇FTP75循環(huán)和WLTC循環(huán)作為仿真過程中的行駛循環(huán)，模擬時(shí)間分別為1 370 s和1 800 s，初始荷電狀態(tài)（SOC）設(shè)置為90%。導(dǎo)入AMESim進(jìn)行穩(wěn)態(tài)仿真，與純電動汽車模型（圖8）在相同工況下的仿真結(jié)果進(jìn)行對比。純電動汽車與載電液驅(qū)車輛的主要區(qū)別在于前者沒有液壓系統(tǒng)，而其他部件的參數(shù)與載電液驅(qū)車輛相同。

FTP75工況循環(huán)結(jié)果如圖9，從圖9 a可以看出，載電液驅(qū)車輛的實(shí)際車速能夠跟隨控制車速，曲線相似度較高，驗(yàn)證了車輛路徑跟隨的可行性。行駛過程中，實(shí)際車速相較于控制車速曲線存在輕微波動，原因是控制策略中速度閾值的設(shè)置所引起的。圖9 b顯示了載電液驅(qū)車輛在不同車速下液壓泵/馬達(dá)的輸出扭矩。車輛前進(jìn)時(shí)，液壓泵/馬達(dá)的輸出扭矩為正值，此時(shí)液壓泵/馬達(dá)工作在馬達(dá)模式，驅(qū)動車輛前進(jìn)，液壓馬達(dá)輸出的扭矩在0～150 Nm之間。反之，當(dāng)汽車處于減速過程時(shí)，液壓泵/馬達(dá)的輸出扭矩為負(fù)值，此時(shí)液壓泵/馬達(dá)工作在液壓泵模式，回收汽車制動動能。與圖9 d中純電動汽車電機(jī)輸出的扭矩相比，液壓馬達(dá)輸出的扭矩具有更廣泛的范圍和更靈活的可調(diào)性。特別在制動時(shí)，液壓馬達(dá)能夠提供更大的輸出扭矩，更有效地回收制動動能。高壓蓄能器和低壓蓄能器的出口壓力如圖9 c，車輛前進(jìn)時(shí)，高壓蓄能器壓力下降，低壓蓄能器壓力上升。當(dāng)電機(jī)開啟，高壓蓄能器壓力上升，低壓蓄能器壓力下降，高、低壓蓄能器的油液壓力始終呈相反趨勢變化。仿真結(jié)果說明，載電液驅(qū)車輛充分利用了液壓動力，證實(shí)了將液壓動力應(yīng)用于車輛的運(yùn)行工況是可行的。圖9 e展示了電池SOC變化曲線。在一個(gè)FTP75工況循環(huán)后，純電動汽車和載電液驅(qū)汽車的SOC分別為81.78%和82.29%，載電液驅(qū)車輛消耗的電量少0.51%，由式（17）計(jì)算得電池消耗率相對于純電動汽車改善了6.2%。

σ=SOC0－SOC1－SOC0－SOC2SOC0－SOC1·100%（17）

其中，σ為電池消耗率，SOC0為初始SOC，SOC1為純電動汽車最終SOC，SOC2為載電液驅(qū)車輛最終SOC。

WLTC工況循環(huán)測試結(jié)果如圖10所示。圖10a展示了WLTC循環(huán)中載電液驅(qū)車輛的車速跟隨曲線，速度跟隨效果較為理想。圖10b和10d分別顯示了液壓泵/馬達(dá)和純電動汽車電機(jī)的輸出扭矩特性，液壓泵/馬達(dá)的輸出扭矩變化頻率較高，波動范圍較大。圖10c展示了高壓蓄能器的出口壓力，由于WLTC循環(huán)包含低速、中速、高速和超高速區(qū)間，高壓蓄能器在超高速區(qū)間的壓力變化劇烈，波動較大。在一個(gè)WLTC循環(huán)后，純電動汽車和載電液驅(qū)汽車的最終SOC分別為68.05%和68.03%，基本持平，如圖10e。綜合對比WLTC和FTP75工況循環(huán)，載電液驅(qū)車輛更適合在中低速區(qū)間運(yùn)行時(shí)得能量利用率更高。

4結(jié)論

本文提出了一種將液壓動力系統(tǒng)與電動力系統(tǒng)相結(jié)合的載電液驅(qū)車輛構(gòu)型，論述了其基本工作原理和運(yùn)行模式；通過動力傳動系統(tǒng)的參數(shù)匹配，設(shè)計(jì)合理的驅(qū)動控制策略，實(shí)現(xiàn)了車輛工作模式的動態(tài)切換和能量管理。基于認(rèn)證的FTP75和WLTC工況，利用AMESim和Simulink軟件進(jìn)行了聯(lián)合仿真，分析了載電液驅(qū)車輛的車速跟隨性、液壓泵/馬達(dá)輸出扭矩、蓄能器壓力和電池消耗量等特性參數(shù)，驗(yàn)證了整車參數(shù)設(shè)置和控制策略的合理性。結(jié)果表明，相較于同等配置的純電動汽車，F(xiàn)TP75工況下載電液驅(qū)車輛的電池消耗率降低了6.2%，WLTC工況下載電液驅(qū)車輛的電池消耗率與純電動汽車基本持平。

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Analysis of Dynamic Parameter Matching and Control Strategy of Electricallypowered Hydraulic Vehicle

LIN Yanhonga，b， ZHANG Tiezhua，b， ZHANG Hongxina，b， ZHANG Zhena，b， GUAN Qiqianga，b， XU Youqianga，b

（a. College of Mechanical and Electrical Engineering; b. Power Integration and Energy Storage Systems Engineering Technology Center， Qingdao University， Qingdao 266071， China）

Abstract：

To reduce motor peak torque and improve electric vehicle dynamic performance during frequent startstop operations， a model of an electricallypowered hydraulic vehicle with multimode switching and regenerative braking was developed. Based on the operating principles and modes， the dynamic parameters were matched， and a rulebased， dynamically optimized energy management control strategy was proposed to achieve energy distribution control and realtime switching of operating modes. The vehicle modeling was conducted using AMESim and Simulink software. A cosimulation was conducted under certified FTP75 and WLTC conditions. The simulation results show that， compared with a pure electric vehicle， the electricallypoweredhydraulic vehicle reduces battery consumption by 6.2% under FTP75 conditions.

Keywords： electric vehicle; hydraulic transmission; performance improvements; cosimulation

收稿日期： 2024-05-21； 修回日期： 2024-07-03

基金項(xiàng)目： 國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（52075278）

第一作者： 林彥宏（2001-），男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檐囕v新型動力傳動技術(shù)。

通信作者： 張洪信（1969-），男，博士，教授，主要研究方向?yàn)檐囕v新型動力傳動技術(shù)。Email： qduzhx@126.com