并联式混合动力汽车控制策略研究与仿真
混合动力系统根据布置的不同可分为串联、并联和混联式。其中并联式结构在实现低油耗和排放的前提下,具有结构简单、成本较低的优点。
并联式混合动力车系统布置
并联式混合动力车结构如图1。
发动机排量为1.6L。集成启动电机ISG额定功率为12kW,峰值功率为24kW。电池采用高功率锂离子电池,额定电压310V,电池容量为7.5Ah,峰值功率为30kW。
并联式混合动力车控制策略
混合动力汽车HEV的控制策略思想主要是使发动机始终运行在省油区域,如果发动机运行点超出或不到这个区域,则使用电机发电或做功加以弥补。所以,要制定控制策略,首先要标定出HEV发动机的省油区域,其次再根据车辆行驶的不同工况,制定相应的控制策略。
(1)经济油耗区的确定
无论哪种发动机,在每个转速下,都有一点为发动机在该转速下的最省油工作点。连接这些点,可得到一条最低油耗线见图2。
f发动机运行在这条线附近最省油。在这个区域内,HEV仅使用发动机来驱动;而在区域之外,则视情况来确定混合策略。该区域越小,则发动机在以上两种情况之间的切换就越频繁;若增大该区域,则会使油耗上升。所以,该区域的标定,要兼顾HEV的油耗和各零部件的使用寿命。图2中省油区域显示为阴影部分。中等转速10004000rmi
范围内,以270gkWh为界限;在低速和高速范围内,适当增加。
(2)最低车速的确定
在一般发动机中,经济油耗区在低转速和高转速情况下比较狭窄。当转速较高时,若要使用电机进行扭矩补偿,由于电机本身的效率和输出扭矩在高转速情况下也不高,就显得得不偿失。而在低转速情况下,恰好可以发挥电机低转速、高扭矩的特点。所以,可以标定一个最低车速,当车辆速度低于这个最低车速时,仅使用电机驱动。最低速度的标定应该考虑两点:电机效率和满足车辆的扭矩需求及加速要求。图3为ISG运行工况图,考察的转速范围为10004000rmi
之间。在这一范围内输出的峰值扭矩大致为36~48Nm。这时车辆处于1档传动比i3.182,差速器的传动比为4.333,车轮半径为0.305m,则车速在该转速范围之内为8.3533.4kmh。
车辆在一定车速下匀速行驶所需力矩Te,可由行驶方程计算得出:
式中,m整车质量,1260kg;f滚阻系数,0.014;CD风阻系数,3.1;A迎风面积,1.8m2;Umax车速;
ηT机械效率。
f经过计算,在10004000rmi
转速范围,行驶所需力矩和储备力矩见表1。
本文中,混合动力车必须满足在使用纯电动驱动时可获得的最r