吹大的气球就怕针

编号：40 《电动汽车》课程论文 混合动力电动汽车的整车能源分配优化研究 班级：  车辆1094                  姓名（及手机）： 程新星 (1505232982)  学号： 1091504404                  任课教师：郑 建 祥 （131********） 2012-04-25 混合动力电动汽车的整车能源分配优化研究 摘要：近年来，节能与环保已成为世界各国关注的重大问题，，世界各国的汽车行业研究者都在利用各种新技术、新方法来解决汽车的节能环保问题。在此背景下，混合动力电动汽车(HEV)由于其良好的经济性能和较低的排放性能以及能更好利用传统内燃机汽车现有基础设施等原因，被认为是本世纪解决汽车面临的石油能源危机和环境污染问题的有效方案之一。HEV由于其结构复杂对汽车的整体能源输出及利用控制策略要求复杂，另一方面我国的新能源汽车在整车性能方面研究能力在国际竞争中处于弱势。”HEV参数对整车性能影响、HEV参数优化和综合能量流模型硬件在环仿真等方面的研究工作，可以为HEV的整车设计开发提供必要的理论指导。 关键词： 整车性能；能量分配策略；混合电动汽车 Abstract: In recent years, energy-saving and environmental protection has become a major concern of countries in the world, the world automotive industry researchers are using new technologies, new methods to solve the car's energy saving and environmental protection issues. In this context, hybrid electric vehicle (HEV) energy of this century due to its good economic performance and low emissions performance and better use of the traditional internal combustion engine vehicles of existing infrastructure, and other reasons, is considered to be facing the problem of car oil one of the effective solution of the crisis and environmental pollution problems. HEV due to its complex structure, the overall energy output of cars and require complex control strategies, on the other hand China's new energy vehicles in vehicle performance capabilities at a disadvantage in international competition. Of HEV parameters on vehicle performance of HEV parameters to optimize the design and energy flow model of the hardware in the loop simulation and other aspects of research work, provide the necessary theoretical guidance for the HEV vehicle design and development. Keywords: vehicle performance; energy allocation strategy; hybrid electric vehicles 撤消修改1  混合电动汽车简介 混合动力电动汽车主要是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据车辆的实际行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。混合动力电动汽车相当于在纯电动汽车上加装一套内燃机和发电机，其运行范围不受蓄电池限制，续驶里程和动力性能可达到传统内燃机汽车的水平；被认为是本世纪解决汽车面临的石油能源危机和环境污染问题的有效方案之一。世界各国相继推出了HEV的产品，丰田公司的Prius，本田公司的Insight，克莱斯勒公司的ESx3，福特公司Prodigy等均是具有代表性的HEV车型，我国在国家863高科技计划的支持下，也先后开发出EQ6110HEV和EQ7200HEV等一批混合动力汽车。混合动力电动汽车复杂程度远远大于传统汽车，为了充分发挥HEV的潜力就必须使其动力总成系统协调运行。因此，在HEV技术发展和产业化进程中，建立符合工程实际的HEV分析模型、优化HEV动力总成系统及其能量管理策略成为国内外各著名汽车公司和研究机构探索的核心技术之一。在混合动力汽车整车的研究开发过程中，静态、准静态和动态的分析都建立在仿真模型基础上。国外对混合动力汽车的仿真建模早在70年代就开始了，通过对几种概念车进行仿真研究，积累了大量描述混合动力汽车的数据。并由此陆续产生了一些混合动力汽车整车性能的仿真程序，如美国可再生能源实验室的ADVISOR程序、阿冈实验室的PAST程序、达拉谟大学的JANUS程序、德克萨斯A&M大学的ELPH程序等。这些仿真模型采用的方法大都是通过对混合动力汽车动力系统的外部特性进行分析后，再建立其模型，然后进行仿真，确定控制策略并得到控制参数。其目的是快速分析传统汽车、电动汽车以及混合动力汽车的动力性能、燃油经济性能和排放性能。仿真技术在混合动力以及传统汽车的研究开发中扮演着越来越重要的作用。随着我国“十一五”电动车基础算法研究专项的启动，我国将在这一领域加大研究投入。 2  HEV能量分配策略的研究 对于混合动力汽车，动力总成控制技术是整车的控制核心，它集现代电力电子技术、网络总线技术、微处理器技术和现代控制技术为一体目前国际上普遍采用CAN总线的控制器网络负责控制系统的数据传输，实现系统各控制单元的信息资源共享：主控制器负责驾驶信息的处理和系统扭矩管理，电池管理系统负责电池状态信息的监控及管理，电机控制器负责电机状态信息的执行及管理。这种分布式控制管理，与传统的集中控制相比，系统结构清晰、可靠性高、易扩展，因而是一种全新的控制模式。在保证整车动力性的前提下，整车控制系统以实现最佳的整车燃油经济性能为控制目标，尽可能低的尾气排放，采用逻辑门限值的控制方法，对发动机工作区间进行限制，其控制策略遵循以下两个原则： 1）驱动优先原则 首先依据车辆结构形式的不同，确定驱动力的主要动力源，例如：在并联HEV选择发动机作为主要动力源，电机只是提供辅助动力；而在串联HEV中，电机作为车辆驱动力直接来源，发动机作为电池充电和其他附件系统的能量来源。控制策略依据能量流向，根据驾驶员的转矩需求和子系统的限制，确定车轮驱动转矩要求、进而保证车辆的正常行驶，并确保整车的安全操作性能、平稳驾驶性能、符合传统汽车的驾驶习惯。在此前提下，控制发动机的运行以获得最大的燃油经济性和燃油利用效率，减少燃油消耗，降低排放；计算发动机和电机的转矩分配，确定燃油发动机与动力电池两种能源的合理分配，确保整车工作在高的性能区。 2）动力电池能量维持原则 动力电池储存或释放能量以荷电状态(soc)来表示。动力电池剩余容量soc目标值为60％(初始设置)，保持SOC在40～80％，尽可能维持电池的剩余容量处于平衡状态。若SOC过低时，由控制系统控制并协调发动机和电机的运行，由发动机带动电机发电给动力电池补充电，防止动力电池过放电，SOC达到合理水平；反之，若SOC值比较高，控制系统将停止向动力电池充电，防止动力电池过充电，防止能量的不合理消耗，以此来延长动力电池的使用寿命，相应地降低了整车的使用成本。 本文分别从串联和并联两种结构形式对HEV的控制策略展开讨论。 2．1  串联HEV控制策略 在串联混合动力汽车上，发动机驱动发电机发电以产生电能，发动机与车辆传动系统没有直接的机械连接，因此混合动力单元也可以采用小型高效的发动机，其运行工况可固定于较小的高功率区。本文采用了发动机功率跟随控制方法，其控制逻辑如下： a)发动机一直开启，并工作在特定高效率区域； b)设定一发动机功率下限值，当行驶所需的发动机功率低于该值时，发动机带动发电机发电向电池充电； c)发动机输出功率为最大仍不能满足驱动要求时，电池输出电能进行补充； d)当电池电量不足而发动机又有后备动力时，发动机向电池充电。 图2.1 串联混合动力控制逻辑图 控制逻辑如图2．1： 2．2  并联HEV控制策略 在并联混合动力汽车上，混合动力单元通过传动轴驱动车轮，同时由于电机可以提供驱动转矩，因而混合动力单元可以采用尺寸更小、效率更高的发动机。EQ6110混合动力电动汽车采用了电力辅助控制策略，其主要思想是：将发动机作为汽车的主驱动源，电力驱动系统作为辅助驱动源，电机对发动机的输出扭矩起“削峰填谷”的作用，同时将电池的SOC值保证在一定范围内。图2.2是电力辅助控制策略的示意图，其中Td和Te都表示起点在横轴、沿竖直方向的向量，分别代表扭矩耦合器的输出扭矩(即驱动扭矩)和发动机的扭矩，并且分别以“▲”和“·”符号进行了标示。由此，电机的扭矩可以表示为Td和Te的向量差(正值表示电动，负值表示充电)，即：Tm=Td—Te在图2．2中，箭头符号标示了发动机的 图2.2 并联混合动力控制逻辑示意图 图2.2 并联混合动力控制逻辑示意图 运行(ON)和停机(0FF)区域。                                                                                                                 可以看出，发动机的最小扭矩曲线和最小转速线构成了发动机的起停分界线，而最大扭矩曲线构成了发动机负荷的上限。图2．2横轴上的l巧标号表示了五种典型的驱动工况(未包含起动和制动工况)1表示混合驱动模式；2表示SOC≥SOCmax且TD为中等负荷时的发动机单独驱动模式；3表示SOC