增程式電動車用發(fā)動機控制參數(shù)優(yōu)化

段俊法 張宇

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

關(guān)鍵詞：ADVISOR；增程式電動汽車；發(fā)動機；控制策略

中圖分類號：U469.72+2 文獻標識碼：A 文章編號：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

增程式電動汽車作為傳統(tǒng)燃油車向純電動汽車過渡的產(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)燃機與動力電池兩個動力源驅(qū)動車輛行駛，內(nèi)燃機與發(fā)電機組成增程器，輸出功率由發(fā)電機形成電能輸出到驅(qū)動電機，用以整車工作使用，不直接參與整車的驅(qū)動。在內(nèi)燃機機選擇方面，可以使用低排放小功率的內(nèi)燃機與動力電池共同作為整車動力源[1]。增程式電動汽車不僅具有傳統(tǒng)燃油車的高效性、強動力性，而且具有純電動汽車零排放、低噪聲等優(yōu)點[2]。對增程式電動汽車內(nèi)燃機控制策略的研究是匹配整車動力性能的重要一步[3]。汽車部件較多，能用來表示車輛性能的參數(shù)也很多，且均對整車動力性能及經(jīng)濟性能有一定的影響。

本文利用ADVISOR軟件將某款汽車改裝成增程式電動汽車，并對使用的阿特金森發(fā)動機的功率和控制參數(shù)進行優(yōu)化研究，分析各個參數(shù)變化對整車動力性能和經(jīng)濟性能的影響，使得在不影響整車動力性的基礎(chǔ)上，保證整車燃油的經(jīng)濟經(jīng)濟性。

2 參數(shù)匹配及控制參數(shù)優(yōu)化

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

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。

對整車參數(shù)安裝設(shè)定的匹配要求得出各個部件的具體參數(shù)，選定各部件的型號，進行控制參數(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工況下對動力電池的SOC上下限值（cs_hi_soc與cs_lo_soc）、發(fā)動機的輸出功率（cs_min_pwr與cs_max_pwr）、發(fā)動機瞬時功率變化速度（cs_max_pwr_rise_rate與cs_min_pwr_fall_rate）進行優(yōu)化研究。

2.2 SOC的優(yōu)化

對cs_hi_soc取0.5～1，cs_lo_soc取0.1～0.49進行分析，對不同參數(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cs_min_pwr取21.5～43.0kW，cs_max_pwr取0～21.5kW進行分析，對不同參數(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時各項性能最優(yōu)。

2.4 cs_max_pwr_rise_rate與cs_min_pwr_fall_rate優(yōu)化

發(fā)動機瞬時功率變化速度影響發(fā)動機的效率和排放，對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)動機瞬時功率變化速度優(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時各項性能最優(yōu)。

3 結(jié)論

通過對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，整車的100km油耗與排放性能達到較為理想的狀態(tài)。本文對控制參數(shù)的優(yōu)化為整車的性能研究提供了基礎(chǔ)。

參考文獻：

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

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

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