负载隔离式电动客车动力匹配与控制策略研究

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能源与环境问题是汽车工业可持续发展必须面临的严峻挑战。在此背景下,动力系统电动化已成为世界汽车发展的潮流,但纯电动汽车受限于当前动力电池技术水平,续驶里程较短成为制约其普及推广的关键因素之一,因此混合动力汽车兼顾传统内燃机汽车与纯电动汽车的优点,成为良好的解决途径。动力系统参数匹配和控制策略开发是混合动力汽车的两大核心技术,本文围绕负载隔离式电动客车动力匹配和控制策略等相关问题进行研究工作。  负载隔离式电动客车动力元件主要包括储能电池,动力电池、发动机和发电机。其中储能电池具有能量密度较大、功率密度较小的特点,主要满足汽车续驶里程的能量要求;动力电池具有功率密度大、能量密度较小的属性,主要满足汽车行驶过程中的瞬时的大功率需求,发动机和发电机主要为动力电池供电,用来满足动力电池大倍率放电要求。发动机不直接与传动机构相连,所以不受汽车功率需求的影响,可始终工作在最佳经济区,实现了负载真正意义上的隔离。  根据动力性和续驶里程需求选取合适的驱动电机、电池、发动机和发电机,需要对两组电池和发动机进行控制,使其工作在合适的区间内。本文基于AVL Cruise和Matlab Simulink联合仿真平台,对负载隔离电动汽车进行建模,用Simulink搭建控制策略,其中包括负载隔离控制策略,根据发动机的特性划分发动机工作区间,主要控制发动机工作在最佳经济区;制动能量回收控制策略,主要对制动过程中电机制动部分进行能量回收,同时对机械制动进行制动力分配;模式切换控制策略,主要是根据驾驶员意图对工作模式进行切换实现动力电池、储能电池与发动机的合理动力匹配。  需对控制策略参数进行优化,搭建负载隔离式电动汽车的集成优化平台,以百公里油耗和百公里电耗为多目标,以动力性各项指标为约束,对控制策略的关键参数进行优化,结果表明:在满足动力性各项指标的前提下,优化后整车能耗较优化前降低8.7%。
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