1、第第5章章 增程式增程式电动电动汽汽车车YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术25.1 5.1 概述概述5.2 5.2 增程式电动汽车动力传动系统参数匹配增程式电动汽车动力传动系统参数匹配5.3 5.3 增程式电动汽车控制策略增程式电动汽车控制策略5.4 5.4 增程式电动汽车动力系统建模与仿真增程式电动汽车动力系统建模与仿真YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术3增程式电动汽车增程式电动汽车是以电能为主要驱动能源，发动机是以电能为主要驱
2、动能源，发动机为辅助动力源的一种新型电动汽车为辅助动力源的一种新型电动汽车5.1.1 5.1.1 增程式电动汽车结构增程式电动汽车结构下图为设计的一款增程式电动汽车动力传动系统结下图为设计的一款增程式电动汽车动力传动系统结构图，其中粗线表示机械连接，细线表示电气连接，构图，其中粗线表示机械连接，细线表示电气连接，虚线为虚线为CANCAN总线连接。总线连接。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术4YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术5增程式电动汽车动力传动系统由电驱动系统、发动增程式电动汽车动力传动系统由电驱动系统
3、、发动机机/ /发电动机系统、功率分配装置、动力电池等组发电动机系统、功率分配装置、动力电池等组成。成。电驱动系统是由驱动电动机及牵引力驱动控制装置电驱动系统是由驱动电动机及牵引力驱动控制装置组成，发动机到驱动电动机之间没有机械连接，而组成，发动机到驱动电动机之间没有机械连接，而是首先通过发电装置，将燃油的化学能转化成三相是首先通过发电装置，将燃油的化学能转化成三相交流电，然后发电动机驱动控制器将交流电流转化交流电，然后发电动机驱动控制器将交流电流转化成直流，并通过发电动机驱动控制装置到达功率分成直流，并通过发电动机驱动控制装置到达功率分配装置，根据工况需要做出牵引力驱动控制的功率配装置，根据
4、工况需要做出牵引力驱动控制的功率分配。分配。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术6发动机、发电动机和发电动机驱动控制装置共同组发动机、发电动机和发电动机驱动控制装置共同组成了一个增程器系统，增程器是增程式电动汽车驱成了一个增程器系统，增程器是增程式电动汽车驱动系统的关键组件，发动机动系统的关键组件，发动机/ /发电动机系统与驱动发电动机系统与驱动车轮在机械上是分离的，发动机的转速和转矩与车车轮在机械上是分离的，发动机的转速和转矩与车速和牵引转矩的需求无关，因此可控制发动机运行速和牵引转矩的需求无关，因此可控制发动机运行在其转速在其转速转矩平面上的任意点
5、。通常应控制发动转矩平面上的任意点。通常应控制发动机使其运行在最佳工况区，此时发动机的油耗和排机使其运行在最佳工况区，此时发动机的油耗和排放降到最低程度，由于发动机和驱动车轮没有机械放降到最低程度，由于发动机和驱动车轮没有机械连接，因此最佳的发动机运行状态是可以实现的，连接，因此最佳的发动机运行状态是可以实现的，与电驱动系统的运行模式和控制策略密切相关。与电驱动系统的运行模式和控制策略密切相关。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术71 1按布置位置分类按布置位置分类根据增程器与汽车的安装关系，分为挂车式、插拔根据增程器与汽车的安装关系，分为挂车式、插拔
6、式和车载式三种。式和车载式三种。2 2按结构组成分类按结构组成分类（1 1）大容量蓄电池增程器。）大容量蓄电池增程器。（2 2）燃料电池增程器。）燃料电池增程器。（3 3）发动机）发动机/ /发电动机组增程器。发电动机组增程器。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术8第一种工作模式为纯电动模式，如图第一种工作模式为纯电动模式，如图5.45.4所示的能所示的能量传递路线，与发动机和发电动机无关，电池是唯量传递路线，与发动机和发电动机无关，电池是唯一的动力源，这种工作模式与纯电动汽车一样，相一的动力源，这种工作模式与纯电动汽车一样，相当于一辆纯电动汽车。不同
7、之处是，增程式的纯电当于一辆纯电动汽车。不同之处是，增程式的纯电动行驶里程可以设置的相对较小，不必装备大量的动行驶里程可以设置的相对较小，不必装备大量的蓄电池组，电池的电量能够满足车辆起步、加速、蓄电池组，电池的电量能够满足车辆起步、加速、爬坡、怠速，以及驱动汽车空调等附件。爬坡、怠速，以及驱动汽车空调等附件。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术9第二种工作模式为增程模式，能量传递路线如图第二种工作模式为增程模式，能量传递路线如图5.55.5所示。所示。在电池的电达到预设的在电池的电达到预设的SOCSOC最低值时，增程器系统启动，发最低值时，增程器系
8、统启动，发动机运行在最佳的状况，使发电动机发电，一部分用于驱动机运行在最佳的状况，使发电动机发电，一部分用于驱动车辆行驶，多余的电量为蓄电池充电。增程模式的发动动车辆行驶，多余的电量为蓄电池充电。增程模式的发动机可以有多种工作方式，根据控制策略的不同，可以选择机可以有多种工作方式，根据控制策略的不同，可以选择发动机恒功率模式、功率跟随模式、恒功率与功率跟随模发动机恒功率模式、功率跟随模式、恒功率与功率跟随模式结合，此外有智能控制策略和优化算法控制策略等复杂式结合，此外有智能控制策略和优化算法控制策略等复杂控制策模式。当车辆停止的时候，可以利用市电为蓄电池控制策模式。当车辆停止的时候，可以利用市
9、电为蓄电池充电。充电。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术10 增程式电动汽车是一种可增加续驶里程的纯电动汽车，兼有混合动力增程式电动汽车是一种可增加续驶里程的纯电动汽车，兼有混合动力 汽车和纯电动汽车的特征。增程式纯电动汽车的特点如下：汽车和纯电动汽车的特征。增程式纯电动汽车的特点如下：（1 1）在电量消耗模式下，发动机不起动，由动力电池驱动整车行驶，）在电量消耗模式下，发动机不起动，由动力电池驱动整车行驶，这样可减少整车对石油的依赖，缓解石油危机；这样可减少整车对石油的依赖，缓解石油危机；（2 2）在电池电量不足时，为了保证车辆性能和电池组的安全性
10、，进入）在电池电量不足时，为了保证车辆性能和电池组的安全性，进入电量保持模式，由动力电池和发动机联合驱动整车行驶；电量保持模式，由动力电池和发动机联合驱动整车行驶；（3 3）整车纯电动续驶里程满足大部分人员每天行驶里程要求，动力电）整车纯电动续驶里程满足大部分人员每天行驶里程要求，动力电池可利用晚间低谷电力充电，缓解供电压力；池可利用晚间低谷电力充电，缓解供电压力；（4 4）整车大部分情况下在电量消耗模式下行驶，能达到零排放和低噪）整车大部分情况下在电量消耗模式下行驶，能达到零排放和低噪音的效果；音的效果；（5 5）发动机与机械系统不直接相连，发动机可工作于最佳效率点，大）发动机与机械系统不直
11、接相连，发动机可工作于最佳效率点，大大提高整车燃油效率。大提高整车燃油效率。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术11鉴于增程器工作条件的特殊性，对电动汽车的增程鉴于增程器工作条件的特殊性，对电动汽车的增程系统提出了以下的要求：系统提出了以下的要求：（1 1）增程系统要稳定可靠，可以立刻启动并进入）增程系统要稳定可靠，可以立刻启动并进入正常工作状态。当长时间不用的时候要定期开启发动正常工作状态。当长时间不用的时候要定期开启发动机运转，以使得各个部件得到良好的润滑和维护。机运转，以使得各个部件得到良好的润滑和维护。（2 2）由于工况复杂，为了实现高效率和低
12、排放的）由于工况复杂，为了实现高效率和低排放的要求，要求系统处在最优工作点工作，因此控制器非要求，要求系统处在最优工作点工作，因此控制器非常关键，通过控制策略和优化措施，在保证整车动力常关键，通过控制策略和优化措施，在保证整车动力性前提下提高经济性和效率。性前提下提高经济性和效率。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术12YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术13增程式电动汽车参数匹配的原则是根据整车动力总增程式电动汽车参数匹配的原则是根据整车动力总成结构特点和整车设计指标（动力性、经济性、续成结构特点和整车设计指
13、标（动力性、经济性、续驶里程等），对整车动力总成的参数进行匹配。这驶里程等），对整车动力总成的参数进行匹配。这里主要对驱动电动机的参数、动力电池的参数和增里主要对驱动电动机的参数、动力电池的参数和增程器的参数进行匹配。程器的参数进行匹配。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术14为使整个动力传动系统中机械部件和电气部件协调工作以及为使整个动力传动系统中机械部件和电气部件协调工作以及满足增程式电动汽车在不同工作模式下的切换，制定一个简满足增程式电动汽车在不同工作模式下的切换，制定一个简洁高效的控制策略是非常重要的。洁高效的控制策略是非常重要的。基于增程式电
14、动汽车的结构，将增程式电动汽车的工作模式基于增程式电动汽车的结构，将增程式电动汽车的工作模式分为纯电动工作模式和增程工作模式，两种工作模式的切换分为纯电动工作模式和增程工作模式，两种工作模式的切换采用了基于逻辑门限值的控制策略。增程模式下采用将恒功采用了基于逻辑门限值的控制策略。增程模式下采用将恒功率和功率跟随控制策略结合起来的控制方法，在不同的工作率和功率跟随控制策略结合起来的控制方法，在不同的工作模式下能分别体现出两种控制方式的优点。将增程模式工作模式下能分别体现出两种控制方式的优点。将增程模式工作区域划分为区域划分为6 6种工作状态，与纯电动模式和制动能量回收工作种工作状态，与纯电动模式
15、和制动能量回收工作模式一起构成模式一起构成8 8种工作模式。种工作模式。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术15YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术16YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术17YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术18YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术19YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术20YANCHENG INSTITUTE
16、 OF TECHNOLOGY新能源汽车技术21YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术22YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术23YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术24YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术25YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术26YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术27YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOG
17、Y新能源汽车技术28YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术29YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术30YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术31YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术32YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术33YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术34YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术35YAN
18、CHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术36YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术37YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术38YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术39YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术40YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术41YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术42YANCHENG INSTITU
19、TE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术43YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术44YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术45YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术46YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术47YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术48YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术49YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOL
20、OGY新能源汽车技术50YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术51YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术52YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术53YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术54YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术55YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术56YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术57Y
21、ANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术58YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术59YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术60YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术61YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术62YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术63YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术64YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术65YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术66Thank youYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGYYANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽车技术68P238P2381 1、2 2、
