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为了节省HCU运算时间,功率分配的计算工作主要是离线进行的。离线计算要得到:对于给定档位ig、车速Ve、油门踏板APS(对应功率需求Preq)、电 池SOC(对应电池可提供的电功率范围[]),使得系统总效率最高对应的最佳功率分配方案,如式(5)所示: (5) 由于实际的约束条件比较复杂,还包括前轴变速箱的输入扭矩限制、各动力源的功率范围限制等等,为简便起见,公式8只给出了最重要的两个约束条件。
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这样,对于每一种档位ig、车速Ve、油门踏板APS、电池SOC组合,都通过计算得到一个最优的,以及对应的最优功率分配方案,将结果存在一个以档位ig、车速Ve、油门踏板APS、电池SOC为坐标轴的四维表格中(以下称为功率分配表)。功率分配表中每个点中都包含了四个数值。这样,在仿真运算及实际运行时,控制策略模型可以利用根据当前档位ig、车速Ve、油门踏板APS、电池SOC,在功率分配表中搜索系统总效率最大的功率分配方案,大大节省了计算时间,使得控制策略具有更好的实用性。 3仿真计算 3.1仿真计算平台建立为了在设计之处,初步评估该控制策略的有效性,运用AVL Cruise软件和Matlab软件共同建立E4WD混动车功率分配策略的仿真模型。如图3所示,是整个仿真计算平台架构示意图。Cruise车辆模型在循环工况中运行的过程中,运用Simulink/Stateflow控制模型进行发动机、ISG、ERAD等动力源输出功率的控制(实际控制中将功率信号转换成扭矩信号再控制各动力源),Simulink/Stateflow控制模型所需要的功率分配表等参数则是通过Matlab M文件离线计算得到的。

仿真分析平台示意图 图4所示是运用AVL Cruise建立的E4WD混动车的车辆模型。

Cruise车辆模型 图5所示是运用Simulink建立的控制策略模型。

控制策略模型 3.2仿真计算结果为了初步验证控制策略所具有的节油效果。在仿真模型中,将一款2.4L汽油燃料轿车,改造成一款E4WD混动车,观察燃油经济性的提高情况。
原型车主要参数为;整车整备质量1400kg,发动机排量2.4L,迎风面积2.33m2,风阻系数0.31,滚阻系数0.01,轮胎滚动半径310mm。
改造后的E4WD混动车主要参数为:整车整备质量1530kg,发动机排量2.0L,ISG电机功率12kW,ERAD电机20kW,电池电压320V,电池容量5.5Ah。
利用上文所建立的仿真分析平台,对原型车及改造后E4WD混动车在NEDC工况下的经济性进行计算,得到原型车燃油消耗量为9.2l/100km,而E4WD混动车的燃油消耗量随仿真终止时的SOC与仿真起始时的SOC之差△SOC的不同而不同。通过计算可以得到△SOC不同时的燃油经济性如图6所示。

控制策略模型 图6中曲线与纵轴的交点处表明仿真起始与终止时SOC平衡的燃油消耗量,为6.3l/100km,与原型车相比,经济性的改善达到30%以上。 4结论本文提出了一种可以用于E4WD混动车的功率分配策略,以系统总效率最优为目标,进行发动机、ISG电机、ERAD电机的功率分配。仿真计算结果表明,本文所提出的功率分配策略具有较好的改善经济性的效果,可以适用于E4WD混动车,以提高该种车型的经济性能。
参考文献1 Joseph M. Morbitzer, Dr. Giorgio Rizzoni, & dr. Eric R. Westervelt. Dynamic analysis and Control Development for a Cross-Over Vehicle with a Dual Hybrid-Electric System.
2 Pierluigi Pisu, Giorgio Rizzoni. A Comparative Study Of Supervisory Control Strategies for Hybrid Electric Vehicles[J]. IEEE TRANSACTIONS ON CONTROL
《 北京师范大学学报(社会科学版)》
《西部人居环境学刊》
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