混合動力汽車能量利用試驗與仿真及評價方法研究.pdf

1、混合動力汽車采用內燃機和電動機作為動力源，是解決未來汽車環(huán)境污染和能源問題的重要研究方向，是電動汽車中最具產業(yè)化前景的車型。混合動力汽車主要的開發(fā)方式有計算機仿真、試驗臺開發(fā)和實車開發(fā)平臺三種。多能源的控制和利用是混合動力汽車的核心問題，本文從能量利用的角度，對混合動力汽車的試驗和仿真評價方法進行了研究。 仿真分析具有適應性強、費用低、開發(fā)周期短等優(yōu)點，是分析評價混合動力汽車性能和能量利用效率的有效手段。計算機仿真結果必須通過試

2、驗檢驗。國內關于混合動力汽車的研究與開發(fā)仍然主要集中在仿真階段，試驗評價的研究尚處于起步階段。國外混合動力汽車的實驗臺是根據(jù)新產品開發(fā)需要進行設計的，尚未建立一種標準、通用化的實驗臺?；旌蟿恿ζ囇邪l(fā)過程中的一些關鍵技術，如能量控制方案的優(yōu)化和制動能量回收研究一直處于仿真階段，進一步的驗證需要一個真實的試驗環(huán)境，開發(fā)混合動力汽車評價實驗臺就顯得比較迫切。 開發(fā)了基于CAN總線的HEV動力總成評價實驗臺。完成了動力總成主控制器、電

3、動油門執(zhí)行控制器、模擬駕駛平臺、CAN通訊監(jiān)視系統(tǒng)等研究。實驗臺采用了CAN總線技術，具有控制系統(tǒng)結構簡單，多主機方式工作，響應速度快，可靠性高等優(yōu)點。實驗臺的建立為混合動力汽車的開發(fā)和動力總成的評價提供了實物仿真和試驗的平臺。 開發(fā)了基于CAN總線的混合動力汽車底盤測功機。研究了混合動力汽車底盤測功機加載裝置的選型匹配及分析。通過比較，在分析測功機特性曲線和HEV測功特點的基礎上，選取直流電機來作為混合動力汽車底盤測功機的加載

4、裝置。對直流電機的恒速控制模式、恒扭矩控制模式、恒電流控制模式進行了分析，并建立了直流電機的電樞電壓控制和勵磁電壓控制數(shù)學模型。研究了道路行駛阻力在HEV底盤測功機上的模擬。得到了底盤測功機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功機準確模擬汽車的行駛阻力。研究了測控系統(tǒng)的設計及標定?；贑AN總線混合動力汽車底盤測功機的研究與開發(fā)為HEV能量利用的試驗評價提供了研究的平臺和方法。 運行工況是HEV仿真和試驗評價的

5、依據(jù)，采用基于汽車電控系統(tǒng)數(shù)據(jù)流功能的檢測系統(tǒng)對中國某城市的實際運行工況進行了測試。測量發(fā)動機轉速、節(jié)氣門開度、車速以及載客量并進行數(shù)理統(tǒng)計，結果表明城市運行工況的停車時間、車速、加速度、減速度、載客量等參數(shù)均符合正態(tài)分布。分析結果表明，所開發(fā)的城市運行工況能夠反映城市的實際運行狀況，為混合動力汽車的開發(fā)奠定了基礎，具有實際的應用價值。 在前面研究的基礎上，對混合動力汽車能量利用的試驗評價方法進行了研究，通過在底盤測功機和實際道

6、路進行試驗測試，分析了混合動力汽車燃油消耗的試驗測試方法、影響因素及修正方法。應用電力計實時檢測能量存儲系統(tǒng)電流和電壓大小，通過積分獲得電流能量變化，利用CanMoniter進行SOC測量。分析了能量存儲裝置SOC的變化對燃油經濟性的影響，研究表明，油耗與充放電量凈值Q之間近似為線性關系。采用最小二乘法進行線性擬合，得到的擬合線Q=0處即為燃油消耗量。為計入電能損耗因素，提出了采用補償?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

7、值兩種修正方法，對HEV油耗試驗規(guī)程步驟進行補充和計算修正，可消除目前方法存在的系統(tǒng)偏差。制動能量回收是混合動力汽車一項關鍵技術，如何提高制動能量回收率，以及如何進行制動能量回收率的分析和評價，成為當前急需解決的問題。本文研究了制動能量回收的仿真分析和試驗評價方法。分析了再生制動和機械制動之間的比例關系優(yōu)化，研究了固定分配方案和動態(tài)分配方案。在多種循環(huán)工況下進行了仿真分析。研究表明，制動力分配方案、能量回饋模式、電池的SOC值對回收的能

8、量有直接影響，采用再生制動可以有效的提高混合動力汽車的燃油經濟性，制動過程在循環(huán)工況中所占的比例越大，制動能量回收的潛力越大。 在NEDC中6個減速工況中，分別測量分析了HEV在道路測試和測功機測試的回收電流，比較了不同回收電流對燃油消耗的影響。通過最終測試結果表明，在兩種測試方法中回收電流差異不大，并研究了HEV制動能量回收效率的試驗評價計算方法，可以使用HEV測功機進行燃油經濟性的評價。針對ECE1.5循環(huán)工況中四個減速工況