混合動(dòng)力汽車能量利用試驗(yàn)與仿真及評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、混合動(dòng)力汽車采用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，是解決未來汽車環(huán)境污染和能源問題的重要研究方向，是電動(dòng)汽車中最具產(chǎn)業(yè)化前景的車型?；旌蟿?dòng)力汽車主要的開發(fā)方式有計(jì)算機(jī)仿真、試驗(yàn)臺(tái)開發(fā)和實(shí)車開發(fā)平臺(tái)三種。多能源的控制和利用是混合動(dòng)力汽車的核心問題，本文從能量利用的角度，對(duì)混合動(dòng)力汽車的試驗(yàn)和仿真評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究。 仿真分析具有適應(yīng)性強(qiáng)、費(fèi)用低、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，是分析評(píng)價(jià)混合動(dòng)力汽車性能和能量利用效率的有效手段。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果必須通過試

2、驗(yàn)檢驗(yàn)。國內(nèi)關(guān)于混合動(dòng)力汽車的研究與開發(fā)仍然主要集中在仿真階段，試驗(yàn)評(píng)價(jià)的研究尚處于起步階段。國外混合動(dòng)力汽車的實(shí)驗(yàn)臺(tái)是根據(jù)新產(chǎn)品開發(fā)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)的，尚未建立一種標(biāo)準(zhǔn)、通用化的實(shí)驗(yàn)臺(tái)?；旌蟿?dòng)力汽車研發(fā)過程中的一些關(guān)鍵技術(shù)，如能量控制方案的優(yōu)化和制動(dòng)能量回收研究一直處于仿真階段，進(jìn)一步的驗(yàn)證需要一個(gè)真實(shí)的試驗(yàn)環(huán)境，開發(fā)混合動(dòng)力汽車評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)臺(tái)就顯得比較迫切。 開發(fā)了基于CAN總線的HEV動(dòng)力總成評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。完成了動(dòng)力總成主控制器、電

3、動(dòng)油門執(zhí)行控制器、模擬駕駛平臺(tái)、CAN通訊監(jiān)視系統(tǒng)等研究。實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用了CAN總線技術(shù)，具有控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，多主機(jī)方式工作，響應(yīng)速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的建立為混合動(dòng)力汽車的開發(fā)和動(dòng)力總成的評(píng)價(jià)提供了實(shí)物仿真和試驗(yàn)的平臺(tái)。 開發(fā)了基于CAN總線的混合動(dòng)力汽車底盤測(cè)功機(jī)。研究了混合動(dòng)力汽車底盤測(cè)功機(jī)加載裝置的選型匹配及分析。通過比較，在分析測(cè)功機(jī)特性曲線和HEV測(cè)功特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選取直流電機(jī)來作為混合動(dòng)力汽車底盤測(cè)功機(jī)的加載

4、裝置。對(duì)直流電機(jī)的恒速控制模式、恒扭矩控制模式、恒電流控制模式進(jìn)行了分析，并建立了直流電機(jī)的電樞電壓控制和勵(lì)磁電壓控制數(shù)學(xué)模型。研究了道路行駛阻力在HEV底盤測(cè)功機(jī)上的模擬。得到了底盤測(cè)功機(jī)行駛阻力的電量模擬式，控制模擬電壓即可在直流電力底盤測(cè)功機(jī)準(zhǔn)確模擬汽車的行駛阻力。研究了測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及標(biāo)定?；贑AN總線混合動(dòng)力汽車底盤測(cè)功機(jī)的研究與開發(fā)為HEV能量利用的試驗(yàn)評(píng)價(jià)提供了研究的平臺(tái)和方法。 運(yùn)行工況是HEV仿真和試驗(yàn)評(píng)價(jià)的

5、依據(jù)，采用基于汽車電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流功能的檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)中國某城市的實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、節(jié)氣門開度、車速以及載客量并進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明城市運(yùn)行工況的停車時(shí)間、車速、加速度、減速度、載客量等參數(shù)均符合正態(tài)分布。分析結(jié)果表明，所開發(fā)的城市運(yùn)行工況能夠反映城市的實(shí)際運(yùn)行狀況，為混合動(dòng)力汽車的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。 在前面研究的基礎(chǔ)上，對(duì)混合動(dòng)力汽車能量利用的試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究，通過在底盤測(cè)功機(jī)和實(shí)際道

6、路進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試，分析了混合動(dòng)力汽車燃油消耗的試驗(yàn)測(cè)試方法、影響因素及修正方法。應(yīng)用電力計(jì)實(shí)時(shí)檢測(cè)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)電流和電壓大小，通過積分獲得電流能量變化，利用CanMoniter進(jìn)行SOC測(cè)量。分析了能量存儲(chǔ)裝置SOC的變化對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響，研究表明，油耗與充放電量?jī)糁礠之間近似為線性關(guān)系。采用最小二乘法進(jìn)行線性擬合，得到的擬合線Q=0處即為燃油消耗量。為計(jì)入電能損耗因素，提出了采用補(bǔ)償?shù)姆椒ǐ@得修正的燃油消耗，研究了C平衡法和充放電累計(jì)

7、值兩種修正方法，對(duì)HEV油耗試驗(yàn)規(guī)程步驟進(jìn)行補(bǔ)充和計(jì)算修正，可消除目前方法存在的系統(tǒng)偏差。制動(dòng)能量回收是混合動(dòng)力汽車一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，如何提高制動(dòng)能量回收率，以及如何進(jìn)行制動(dòng)能量回收率的分析和評(píng)價(jià)，成為當(dāng)前急需解決的問題。本文研究了制動(dòng)能量回收的仿真分析和試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法。分析了再生制動(dòng)和機(jī)械制動(dòng)之間的比例關(guān)系優(yōu)化，研究了固定分配方案和動(dòng)態(tài)分配方案。在多種循環(huán)工況下進(jìn)行了仿真分析。研究表明，制動(dòng)力分配方案、能量回饋模式、電池的SOC值對(duì)回收的能

8、量有直接影響，采用再生制動(dòng)可以有效的提高混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，制動(dòng)過程在循環(huán)工況中所占的比例越大，制動(dòng)能量回收的潛力越大。 在NEDC中6個(gè)減速工況中，分別測(cè)量分析了HEV在道路測(cè)試和測(cè)功機(jī)測(cè)試的回收電流，比較了不同回收電流對(duì)燃油消耗的影響。通過最終測(cè)試結(jié)果表明，在兩種測(cè)試方法中回收電流差異不大，并研究了HEV制動(dòng)能量回收效率的試驗(yàn)評(píng)價(jià)計(jì)算方法，可以使用HEV測(cè)功機(jī)進(jìn)行燃油經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)。針對(duì)ECE1.5循環(huán)工況中四個(gè)減速工況