插电式混合动力suv车控制策略研究

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1、插电式混合动力张SUV车控制策略研究志1，杨芸芸2(1．中国汽车工程研究院股份有限公司部件试验研究部，重庆400039;2．武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉430070)摘要:对插电式并联混合动力SUV车的发动机、电机、蓄电池及变速器参数进行选取，并提出一种规则控制策略。在ADVISOR2002仿真软件中建立仿真模型，并在UDDS－EPA城市循环工况下进行多次仿真。将该插电式混合动力车与配备相同电池容量的混合动力车的仿真结果进行比较，并对蓄电池和电机参数进行优化。仿真结果表明，该设计比较合理。关键词:插电式混

2、合动力;规则控制策略;电辅助控制策略;仿真研究中图分类号:U461．1DOI:10．3963/j．issn．1007－144X．2012．02．014插电式混合动力汽车(plug－inhybridelec-tricvehicle，PHEV)可以利用外部电网通过充电装置对车载电池组进行充电，从而增加纯电动续驶里程，大大减少对燃油的依赖，同时还可以降低车辆的废气排放，是目前电动汽车领域研究的热点之一［1］。与普通混合动力电动车相比，插电式混合动力车须保证全电力续驶里程，故对其动力总成各部件提出了不同的要求。插电式混

3、合动力电动汽车动力系统参数的选择不仅与车辆的整车动力性和经济性要求有关，还与控制策略以及车辆行驶的工况密切相关。笔者以一款传统SUV为原型，设计并联式Plug－in混合动力车，在普通混合动力车的电辅助控制策略的基础上，设计适合插电式混合动力电动车的控制策略，应用前向/后向仿真软件ADVISOR(advancedvehiclesimulator)2002建立相应的模型，对不同的电机、AER(allelectricrange)和动力电池容量进行优化设计。通过分析仿真结果，对该方案的可行性和有效性进行了验证。构图如图

4、1所示。该SUV车辆的整车动力参数如表1所示。图1插电式混合动力汽车动力系统结构图表1SUV整车动力参数参数及单位数值轴距/m迎风面积A/m2轮胎滚动半径rr/m滚动阻力系数f空气阻力系数CD车辆总质量m/kg2．7903．1200．3760．0180．3501805．00011．1参数匹配设计该插电式混合动力SUV车时的首要目标是满足车辆的动力性能，故需要满足以下3个条件:(1)起步加速性能。即车辆能在设定时间内由静止持续加速到额定车速的性能。系统结构图和整车动力参数目前插电式混合动力车辆大多采用串联结构，考

5、虑到该车辆的布置以及运行工况，采用单轴并联式结构。该插电式混合动力汽车动力系统结收稿日期:2011－11－06．作者简介:张志(1978－)，男，四川万源人，中国汽车工程研究院股份有限公司部件试验研究部工程师．182武汉理工大学学报(信息与管理工程版)2012年4月(2)以额定车速稳定行驶的能力。对于并联混合动力车辆来说，发动机应该能够提供车辆以额定车速稳定行驶的全部功率，并能克服坡度大于3%的路面阻力。(3)以最高车速稳定行驶的能力。在插电式并联混合动力汽车上，电机和发动机的输出功率应分别能满足车辆以最高车速

6、行驶时的功率需求。车辆行驶时所需的功率为:表2插电式混合动力SUV车动力系统参数部件参数及单位数值整车整车质量/kg2059最大功率/kW/r/min最大转矩/N·m/r/min质量/kg43/500089/3800140发动机额定功率/kW最大转矩/N·m额定转速/r/min最高转速/r/min4525229505850电机(三相交流异步电机)3(3600dt+3600)1GfuaCDAuaδmuaGiuaduPe=η++360076140T(1)式中:Pe为车辆所需的功率;ηT为传动系机械效率;G为车辆总重

7、力;f为滚动阻力系数;ua为车速;CD为空气阻力系数;A为迎风面积;δ为容量/A·hAER/km电池数/个电压/V606025300蓄电池组(磷酸铁锂电池)旋转质量换算系数;m为车辆总质量;du为加速dt主减速比4．113．65;2．32;1．53;1．07;0．76度;i为坡度。变速箱各档速比1．2发动机参数选择对于并联式混合动力车的发动机，若功率选(4)Pmmax+Pemax≥Pvmax择偏大，则车辆的排放性能和燃油经济性就差;若功率选择偏小，后备功率就小，就必须依靠电机提供更多的驱动功率，这会造成电机和电

8、池组容量的取值增大以及整车质量增加，同时还会使车辆成本增加，整车布置难度加大。由于插电式混合动力车与以往的混合动力车的不同点在于车辆在纯电动工况的运行时间比较长，而依靠发动机工作的时间比例减少，故选择发动机的原则是在经济巡航车速uc下，发动机在其万有特性图上的经济区工作。巡航车速uc与平不同于普通的混合动力车，插电式混合动力车的电机不仅能在车辆起步和低速行驶时驱动车辆，当车辆高速行驶以