新能源汽车技术第5章ppt课件.ppt

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1、规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院第第5章章 增程式电动汽车增程式电动汽车5.1 概述概述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 增程式电动汽车控制策略增程式电动汽车控制策略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新能源汽车技术 第 1 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE

2、ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 5.1 概概 述述5.1.1 增程式电动汽车结构增程式电动汽车结构图图5.1为设计的一款增程式电动汽车动力传动系统结构图，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，虚线为其中粗线表示机械连接，细线表示电气连接，虚线为CAN总总线连接。线连接。新能源汽车技术 第 2 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院 5.1 概概 述述增程式电动汽车动力传动系统由电驱动系统

3、、发动机增程式电动汽车动力传动系统由电驱动系统、发动机/发电动机系统、功发电动机系统、功率分配装置、动力电池等组成。率分配装置、动力电池等组成。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，而是首先通过发电装置，将燃油的化学能转化成三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，并通过发电动相交流电，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配装置，根据工况需要做出牵引力驱动控制的

4、功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分配。发动机作为主要动力源时的动力传输为：（率分配。发动机作为主要动力源时的动力传输为：（1）在需求功率比较大）在需求功率比较大的时候，功率分配装置会直接将电能传递给驱动力控制装置，驱动车辆行驶。的时候，功率分配装置会直接将电能传递给驱动力控制装置，驱动车辆行驶。（2）在增程模式下如果增程模块提供的电能有剩余，则多余的电能将为蓄）在增程模式下如果增程模块提供的电能有剩余，则多余的电能将为蓄电池充电，蓄电池在增程模式下，起到平衡系统的充电和放电作用，稳定系电池充电，蓄电池在增程模式下，起到平衡系统的充电和放电作用，稳定系统电压

5、。（统电压。（3）停车时，可以通过外接充电装置为蓄电池充电。）停车时，可以通过外接充电装置为蓄电池充电。新能源汽车技术 第 3 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1 概概 述述各个系统之间的数据传输可由各个系统之间的数据传输可由CAN总线完成，实现控制单元之间的信息传总线完成，实现控制单元之间的信息传递和命令执行，根据驾驶员施加给加速踏板或者制动踏板的位置指令，获取递和命令执行，根据驾驶员施加给加速踏板或者制动踏板的位置指令，获取需求功率信息

6、，传递给主控制器，主控制器根据目前行驶状况和车辆的状态需求功率信息，传递给主控制器，主控制器根据目前行驶状况和车辆的状态进行判断，确定当前进行判断，确定当前E-REV的运行模式，将控制指令传递给部件控制器，的运行模式，将控制指令传递给部件控制器，如牵引力驱动控制器、电池管理系统、发动机驱动控制器等。如牵引力驱动控制器、电池管理系统、发动机驱动控制器等。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，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动系统的关键组件，发动机增程器是增程式电动汽车驱动系统的关键组件，发动机/发电动机系统与驱发电

7、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速和牵引转矩的需求无动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在其转速关，因此可控制发动机运行在其转速转矩平面上的任意点。通常应控制发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放降到最低程度，由于动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连接，因此最佳的发动机运行状态是可以实现的，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，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

8、模式和控制策略密切相关。新能源汽车技术 第 4 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1 概概 述述增增程程器器只只提提供供电电能能，电电能能用用来来驱驱动动电电动动机机或或者者为为动动力力电电池池充充电电，增增加加电电动动汽汽车车的的行行驶驶里里程程，发发动动机机到到驱驱动动电电动动机机之之间间的的动动力力传传动动路路线线没没有有机机械械连连接接，可可以以将将电电能能用用于于驱驱动动车车辆辆，不不经经过过蓄蓄电电池池的的充充放放电电过过程程，降

9、降低低了了从从增增程程系系统统到到动动力力蓄蓄电电池池的的能能量量传传递递损损失失。增增程程式式电电动动汽汽车车的的控控制制策策略略目目的的是是在在动动力力电电池池电电能能充充足足的的情情况况下下，保保持持在在纯纯电电动动工工作作模模式式，将将有有害害物物质质排排放放降降到到最最低低。这这种种模模式式下下的的控控制制策策略略与与纯纯电电动动汽汽车车类类似似，增增程程模模式式下下的的控控制制策策略略要要保保证证增增程程器器和和动动力力电电池池得得到到最最佳佳的的匹匹配配，获获得得最最优的整车系统效率。优的整车系统效率。新能源汽车技术 第 5 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN IN

10、STITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.2 增程器的分类增程器的分类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、插拔式和车载式三种。根据增程器与汽车的安装关系，分为挂车式、插拔式和车载式三种。（1）挂车式增程器。这种形式实用性不高，更多的是应用于室内场馆车。）挂车式增程器。这种形式实用性不高，更多的是应用于室内场馆车。（2）插拔式增程器。将增程器设置为可插拔的模块，考虑到短途行驶时，）插拔式增程器。将增程器设置为可插拔的模块，考虑到短途行驶时，不需要携带增程器行驶，提出了

11、这种方案。该种形式增程器对设计要求较不需要携带增程器行驶，提出了这种方案。该种形式增程器对设计要求较高，并需要与动力部件及传动系统合理的匹配。高，并需要与动力部件及传动系统合理的匹配。（3）车载式增程器。与纯电动汽车的动力系统固定在一起，结构形式简）车载式增程器。与纯电动汽车的动力系统固定在一起，结构形式简单，动力系统可以方便的实现结构布置，提高了整车的空间利用率，与插单，动力系统可以方便的实现结构布置，提高了整车的空间利用率，与插拔式增程器相比，不需要在出行前对出行距离进行预估，也不需要频繁的拔式增程器相比，不需要在出行前对出行距离进行预估，也不需要频繁的对增程器进行拆卸和安装，是目前应用最

12、多的增程器系统。对增程器进行拆卸和安装，是目前应用最多的增程器系统。新能源汽车技术 第 6 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.2 增程器的分类增程器的分类2按结构组成分类按结构组成分类（1）大容量蓄电池增程器。优点是便于统一标准和规格，研发周期短，）大容量蓄电池增程器。优点是便于统一标准和规格，研发周期短，成本低，容易实现量产。但是由于这种增程器是基于传统的蓄电池，所以成本低，容易实现量产。但是由于这种增程器是基于传统的蓄电池，所以不可避

13、免的存在能量密度较低、体积偏大、成本高等缺点。短距离行驶时不可避免的存在能量密度较低、体积偏大、成本高等缺点。短距离行驶时的优势明显不足。的优势明显不足。（2）燃料电池增程器。为了达到尽量避免使用燃油，实现零排放的目标，）燃料电池增程器。为了达到尽量避免使用燃油，实现零排放的目标，燃料电池增程器成为一种新的选择。可以采用功率为燃料电池增程器成为一种新的选择。可以采用功率为5-10kW的小型燃料电的小型燃料电池作为增程器，与车载主动力电池协同工作，延长电动汽车的续驶里程，池作为增程器，与车载主动力电池协同工作，延长电动汽车的续驶里程，燃料电池增程器的结构如图燃料电池增程器的结构如图5.2所示。所

14、示。新能源汽车技术 第 7 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.2 增程器的分类增程器的分类（3）发发动动机机/发发电电动动机机组组增增程程器器。发发动动机机/发发电电动动机机组组增增程程器器可可以以采采用用多多种种发发动动机机与与发发电电动动机机进进行行组组合合成成为为增增程程式式系系统统，可可供供选选择择的的发发动动机机有有传传统统的的火火花花点点火火式式发发动动机机、转转子子发发动动机机、小小型型燃燃气气轮轮机机等等。由由于于这这种种

15、增增程程系系统统的的电电能能由由发发动动机机提提供供，经经历历了了发发动动机机发发电电动动机机的的能能量量转转换换过过程程，因因此此发发电电动动机机功功率率要要大大于于增增程程系系统统功功率率，发发动动机机到到发发电电动动机机之之间间存存在在能能量量损损失失，要要求求发发动动机机功功率率大大于于发发电电动动机机功功率率，在在满满足足以以上上结结构构和和配配置置的的基基础础上上，保保证证发发动动机机和和发发电电动动机机都都工工作作在在转转矩矩/转转速速高高效效率率区区内内。发发动动机机/发发电电动动机机组组的的增增程程系系统统是是目目前前应应用用最最多多和和技技术术最最成成熟熟的增程系统。的增程

16、系统。新能源汽车技术 第 8 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.3 增程式电动汽车原理增程式电动汽车原理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5.4所示的能量传递路线，所示的能量传递路线，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，相当于一辆纯电动汽车。不同之处是，式与纯电动汽车一样，相当于一辆纯电动汽车。不同之处是，增程式的纯电

17、动行驶里程可以设置的相对较小，不必装备大量增程式的纯电动行驶里程可以设置的相对较小，不必装备大量的蓄电池组，电池的电量能够满足车辆起步、加速、爬坡、怠的蓄电池组，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。速，以及驱动汽车空调等附件。新能源汽车技术 第 9 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.3 增程式电动汽车原理增程式电动汽车原理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

18、5.5所示。在所示。在电池的电达到预设的电池的电达到预设的SOC最低值时，增程器系统启动，发动机最低值时，增程器系统启动，发动机运行在最佳的状况，使发电动机发电，一部分用于驱动车辆行运行在最佳的状况，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。增程模式的发动机可以有多种驶，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，可以选择发动机恒功率模式、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式结合，此外有智能控制功率跟随模式、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控制策模

19、式。当车辆停止的时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充电。候，可以利用市电为蓄电池充电。新能源汽车技术 第 10 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.4 增程式电动汽车的特点增程式电动汽车的特点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：和纯电动汽车的特征。增程式纯电

20、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，这样）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；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，进入电量）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；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，动力电池可）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

21、电，缓解供电压力；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音的）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；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，大大提）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，大大提高整车燃油效率。高整车燃油效率。新能源汽车技术 第 11 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.4 增程式电动汽车的

22、特点增程式电动汽车的特点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：以下的要求：（1）增程系统要稳定可靠，可以立刻启动并进入正常工作状）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机运转，以使得各个部态。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。件得到良好的润滑和维护。（2）由于工况复杂，为了实现高效率和低排放的要求，要求）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，因此控制器非常关键，通过控制策略系统处在最优工作点工

23、作，因此控制器非常关键，通过控制策略和优化措施，在保证整车动力性前提下提高经济性和效率。和优化措施，在保证整车动力性前提下提高经济性和效率。新能源汽车技术 第 12 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.1.5 增程式电动汽车主要技术指标增程式电动汽车主要技术指标新能源汽车技术 第 13 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING

24、汽车工程学院汽车工程学院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、续驶成结构特点和整车设计指标（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。这里主里程等），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程器的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。参数进行匹配。新能源汽车技术 第 14 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TEC

25、HNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.1 驱动电动机的参数匹配驱动电动机的参数匹配驱动电动机的转矩（功率）驱动电动机的转矩（功率）转速特性如图转速特性如图5.6所示。所示。需要确定的特性参数主要包括电动机的最高转速和额定转速、需要确定的特性参数主要包括电动机的最高转速和额定转速、峰值功率和额定功率等。峰值功率和额定功率等。新能源汽车技术 第 15 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工

26、程学院5.2.1 驱动电动机的参数匹配驱动电动机的参数匹配1最高转速和额定转速最高转速和额定转速电动汽车最高行驶车速与电动机最高转速之间的关系为电动汽车最高行驶车速与电动机最高转速之间的关系为电动机的最高转速与额定转速之比称为扩大恒功率区系数。电动机的最高转速与额定转速之比称为扩大恒功率区系数。其值越大，转速越低，转矩增高，有利于提高车辆的加速和爬其值越大，转速越低，转矩增高，有利于提高车辆的加速和爬坡性能，稳定运行性能越好，但同时功率变换器尺寸也会增大，坡性能，稳定运行性能越好，但同时功率变换器尺寸也会增大，因此其值不宜过高，通常取值为因此其值不宜过高，通常取值为24。新能源汽车技术 第 1

27、6 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.1 驱动电动机的参数匹配驱动电动机的参数匹配2功率匹配功率匹配驱动电动机的功率对整车的动力性具有直接影响，驱动电动机的功率对整车的动力性具有直接影响，电动机功率越大，整车运行时的后备功率也越大，加电动机功率越大，整车运行时的后备功率也越大，加速以及爬坡能力越强，但同时也会增加电动机本身的速以及爬坡能力越强，但同时也会增加电动机本身的体积和重量，进而影响整车的质量。驱动电动机的额体积和重量，进而影响整车

28、的质量。驱动电动机的额定功率一般由最高车速确定，峰值功率由整车的设计定功率一般由最高车速确定，峰值功率由整车的设计目标来确定，峰值功率应该达到最高车速、加速时间目标来确定，峰值功率应该达到最高车速、加速时间以及爬坡性能分别对应的最大功率需求。以及爬坡性能分别对应的最大功率需求。新能源汽车技术 第 17 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.1 驱动电动机的参数匹配驱动电动机的参数匹配（1）根据最高车速确定电动机功率）根据最高车速确定电动机功率

29、（2）根据最大爬坡度确定电动机功率）根据最大爬坡度确定电动机功率（3）根据加速时间确定电动机功率）根据加速时间确定电动机功率新能源汽车技术 第 18 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.1 驱动电动机的参数匹配驱动电动机的参数匹配综合考虑动力性各项指标，电动机的额定功率和峰值功率为综合考虑动力性各项指标，电动机的额定功率和峰值功率为电动机的额定转矩和峰值转矩为电动机的额定转矩和峰值转矩为驱驱动动电电动动机机参参数数初初步步确确定定之之后后，

30、还还须须验验证证是是否否满满足足一一定定车车速速下的最大爬坡度和汽车行驶最高车速的要求，即下的最大爬坡度和汽车行驶最高车速的要求，即新能源汽车技术 第 19 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.2 蓄电池参数的匹配蓄电池参数的匹配1能量需求能量需求蓄电池能量为蓄电池能量为蓄电池能量应满足以下条件蓄电池能量应满足以下条件或者蓄电池容量满足以下条件或者蓄电池容量满足以下条件新能源汽车技术 第 20 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBI

31、N INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.2 蓄电池参数的匹配蓄电池参数的匹配2功率要求功率要求蓄电池最大放电功率需满足蓄电池最大放电功率需满足或者满足容量要求或者满足容量要求蓄电池容量取值规则为蓄电池容量取值规则为新能源汽车技术 第 21 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.3 增程器的参数匹配增程器的参数匹配发动机功率的选择对增程式电

32、动汽车动力系统的设计至关重发动机功率的选择对增程式电动汽车动力系统的设计至关重要。发动机选型设计中常按照汽车的最高车速来初步选择发动要。发动机选型设计中常按照汽车的最高车速来初步选择发动机功率，这是因为汽车的加速性能和爬坡性能可以由汽车的最机功率，这是因为汽车的加速性能和爬坡性能可以由汽车的最高车速来体现。即满足下式高车速来体现。即满足下式发动机额定功率的选择应大于上述计算的理论值，以承载连发动机额定功率的选择应大于上述计算的理论值，以承载连续的非牵引负载，如灯光、娱乐、空调、动力转向装置和制动续的非牵引负载，如灯光、娱乐、空调、动力转向装置和制动增压等。增压等。新能源汽车技术 第 22 页规

33、格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.3 增程器的参数匹配增程器的参数匹配根据所选发动机的燃油消耗根据所选发动机的燃油消耗MAP图，可以计算满足图，可以计算满足E-REV增增程续驶里程所需要的油箱容积为程续驶里程所需要的油箱容积为 永磁同步电动机的转子为永磁体，效率高，功率密度大，一永磁同步电动机的转子为永磁体，效率高，功率密度大，一般发电动机选择永磁同步电动机。般发电动机选择永磁同步电动机。发电动机的工作电压应与电池组相匹配，发电动机的功率应发

34、电动机的工作电压应与电池组相匹配，发电动机的功率应与发动机功率的选择相协调匹配。要求所选的发动机在发电动与发动机功率的选择相协调匹配。要求所选的发动机在发电动机工作转速时具有较低的燃油消耗率和较好的排放性能。机工作转速时具有较低的燃油消耗率和较好的排放性能。新能源汽车技术 第 23 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.5 动力传动系统参数优化方法动力传动系统参数优化方法1约束条件约束条件为了锁定搜索范围，对动力性中的加速性和爬坡性进行约束为

35、了锁定搜索范围，对动力性中的加速性和爬坡性进行约束处理，一般情况下，若汽车的加速性和爬坡性满足设计要求，处理，一般情况下，若汽车的加速性和爬坡性满足设计要求，其最高车速也能满足设计要求，所以，只对爬坡度和加速度时其最高车速也能满足设计要求，所以，只对爬坡度和加速度时间进行分析。间进行分析。动力性约束为动力性约束为新能源汽车技术 第 26 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.5 动力传动系统参数优化方法动力传动系统参数优化方法2优化目标优化目

36、标以增程式电动汽车总的耗电百分比和燃油消耗之和为目标函以增程式电动汽车总的耗电百分比和燃油消耗之和为目标函数，两者之和越小，表明车辆续驶里程越大，性能越好。数，两者之和越小，表明车辆续驶里程越大，性能越好。整车能量损耗为整车能量损耗为蓄电池存储的总能量为蓄电池存储的总能量为遗传算法的目标函数为遗传算法的目标函数为新能源汽车技术 第 27 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.5 动力传动系统参数优化方法动力传动系统参数优化方法增增程程模模式式

37、行行驶驶时时，驱驱动动力力由由发发动动机机提提供供，在在万万有有特特性性曲曲线线图图上上，可可以以根根据据发发动动机机在在一一定定转转速速、发发出出一一定定功功率率时时的的燃燃油油消消耗耗率率。因因此此，根根据据万万有有特特性性曲曲线线的的发发动动机机最最优优工工作作曲曲线线，可可以以计计算算发发动动机机在在一一定定功功率率时时的的最最低低燃燃油油消消耗耗率率，从从而而计计算算出出该该车车速速对应的瞬时单位时间内的燃油消耗量。对应的瞬时单位时间内的燃油消耗量。等效折算成百公里燃油消耗量（等效折算成百公里燃油消耗量（L/100km）为）为新能源汽车技术 第 28 页规格严格 功夫到家（威海）（威

38、海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.2.5 动力传动系统参数优化方法动力传动系统参数优化方法将将多多目目标标优优化化问问题题，通通过过加加权权法法，简简化化为为单单一一目目标标，优化目标为优化目标为利利用用Matlab遗遗传传算算法法工工具具箱箱，在在编编程程器器中中编编写写遗遗传传算算法法的的适适应应度度函函数数，将将编编辑辑好好的的适适应应度度函函数数导导入入GUI界界面面，并并进进行行初初始始值值的的设设置置，就就可可以以对对设设计计变变量量进进行行优化。优化。新能源汽

39、车技术 第 29 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.3 增程式电动汽车控制策略增程式电动汽车控制策略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，制定一个简洁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。高效的控制策略是非常重要的。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基于增程式电动汽车的结构，

40、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采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率和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，在不同的工作模式下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。将增程模式工作区域划分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为6种工作状态，与纯电动模式和制动能量回收工作模式一起种工作状态，与纯电动模式和制动能量回收工作模式一起构成构成8种工作模式。种工作模式。新

41、能源汽车技术 第 30 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.3.1 增程式电动汽车控制策略概述增程式电动汽车控制策略概述 基于增程式电动汽车的特殊运行模式，在纯电动模式下仅靠基于增程式电动汽车的特殊运行模式，在纯电动模式下仅靠电池的能量驱动车辆行驶，增程模式下首先由发动机电池的能量驱动车辆行驶，增程模式下首先由发动机/发电动机发电动机组为驱动电动机提供驱动电能，多余的电量为电池充电，因此组为驱动电动机提供驱动电能，多余的电量为电池充电，因此增程

42、模式下能量管理控制策略的好坏直接影响到整车的动力性增程模式下能量管理控制策略的好坏直接影响到整车的动力性和经济性。增程模式下的控制策略主要有以下几种：发动机恒和经济性。增程模式下的控制策略主要有以下几种：发动机恒功率模式控制策略、发动机功率跟随模式控制策略、将恒功率功率模式控制策略、发动机功率跟随模式控制策略、将恒功率模式与功率跟随模式结合起来的控制策略、优化算法控制策略模式与功率跟随模式结合起来的控制策略、优化算法控制策略和智能控制策略等。其中发动机的功率跟随控制策略又可以分和智能控制策略等。其中发动机的功率跟随控制策略又可以分为发动机在三个功率点运行的点跟随控制策略和发动机沿固定为发动机在

43、三个功率点运行的点跟随控制策略和发动机沿固定曲线段运行的线跟随控制策略。曲线段运行的线跟随控制策略。新能源汽车技术 第 31 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.3.1 增程式电动汽车控制策略概述增程式电动汽车控制策略概述 1恒功率控制策略恒功率控制策略恒功率控制策略又称为单点控制策略。该控制策略下发动机的输出功率优恒功率控制策略又称为单点控制策略。该控制策略下发动机的输出功率优先用来驱动车轮行驶，当车辆驱动需求功率较小时，剩余的发动机输出功率

44、先用来驱动车轮行驶，当车辆驱动需求功率较小时，剩余的发动机输出功率将用来为蓄电池充电。此外，为了在电池将用来为蓄电池充电。此外，为了在电池SOC最低的情况下也能提供足够最低的情况下也能提供足够的电能，满足各种行驶工况的需要，就要求发动机能够在较高的转速下工作，的电能，满足各种行驶工况的需要，就要求发动机能够在较高的转速下工作，发动机恒功率运行的工作过程应持续到使蓄电池组充电的发动机恒功率运行的工作过程应持续到使蓄电池组充电的SOC达到最大，达到最大，之后再关闭增程器或使发动机怠速运行。之后再关闭增程器或使发动机怠速运行。恒功率控制策略的优点是发动机可以工作在低油耗或者高效率区，可以提恒功率控制

45、策略的优点是发动机可以工作在低油耗或者高效率区，可以提高整车的燃油经济性，缺点在于蓄电池放电电流会随着工况的频繁变化而产高整车的燃油经济性，缺点在于蓄电池放电电流会随着工况的频繁变化而产生较大波动，使蓄电池经常处于深度充放电循环状态，因此这种控制模式虽生较大波动，使蓄电池经常处于深度充放电循环状态，因此这种控制模式虽然控制策略简单，但采用这种控制策略，会降低蓄电池的使用寿命。然控制策略简单，但采用这种控制策略，会降低蓄电池的使用寿命。新能源汽车技术 第 32 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE

46、 ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.3.1 增程式电动汽车控制策略概述增程式电动汽车控制策略概述 2功率跟随控制策略功率跟随控制策略功率跟随控制策略包括三点功率跟随控制策略和曲线功率跟随控制策略。功率跟随控制策略包括三点功率跟随控制策略和曲线功率跟随控制策略。三点功率跟随控制策略与恒功率控制策略相比，有两个优点：第一，大部三点功率跟随控制策略与恒功率控制策略相比，有两个优点：第一，大部分的发动机功率可以经过动力传递路线，传给驱动电动机，驱动汽车行驶，分的发动机功率可以经过动力传递路线，传给驱动电动机，驱动汽车行驶，降低了能量的多级转换，降低了电动机功率损失，提高了整车的效率；第

47、二，降低了能量的多级转换，降低了电动机功率损失，提高了整车的效率；第二，蓄电池的充放电波动小，有效地避免了蓄电池过放电，提高了蓄电池的寿命蓄电池的充放电波动小，有效地避免了蓄电池过放电，提高了蓄电池的寿命和使用稳定性。和使用稳定性。曲线功率跟随控制策略是由车辆行驶工况决定的，这种控制模式下，发动曲线功率跟随控制策略是由车辆行驶工况决定的，这种控制模式下，发动机能够提供给蓄电池充电的功率很少，降低了化学能和电能之间的二级转化，机能够提供给蓄电池充电的功率很少，降低了化学能和电能之间的二级转化，极大地提高了动力性和燃油经济性。但是这种控制方法的发动机的工作区间极大地提高了动力性和燃油经济性。但是这

48、种控制方法的发动机的工作区间变大，怠速的时候发动机能量利用率低。变大，怠速的时候发动机能量利用率低。新能源汽车技术 第 33 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.3.1 增程式电动汽车控制策略概述增程式电动汽车控制策略概述 3瞬时优化控制策略瞬时优化控制策略瞬时优化控制策略多用于混合动力汽车中以消耗燃油为主的瞬时优化控制策略多用于混合动力汽车中以消耗燃油为主的动力系统，燃油消耗是电池电能间接消耗燃油与发动机直接消动力系统，燃油消耗是电池电能间接

49、消耗燃油与发动机直接消耗燃油之和，在计算时将动力电池消耗的电能等效成燃油消耗耗燃油之和，在计算时将动力电池消耗的电能等效成燃油消耗量。可以有效地结合燃油消耗和排放，对电能和燃油消耗做出量。可以有效地结合燃油消耗和排放，对电能和燃油消耗做出一个准确的评估，同时通过计算过程可以看出这种优化方法的一个准确的评估，同时通过计算过程可以看出这种优化方法的计算量大，在计算等效燃油消耗时准确性低，且系统复杂，成计算量大，在计算等效燃油消耗时准确性低，且系统复杂，成本高。本高。新能源汽车技术 第 34 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL

50、 OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院5.3.1 增程式电动汽车控制策略概述增程式电动汽车控制策略概述 4自适应控制策略自适应控制策略自适应控制策略的目标是将整车的燃油消耗和排放两种不同的量纲进行统自适应控制策略的目标是将整车的燃油消耗和排放两种不同的量纲进行统一，定义权重系数的大小，来突出降低整车的燃油消耗或者降低排放两种控一，定义权重系数的大小，来突出降低整车的燃油消耗或者降低排放两种控制目标。控制的因子为加速时间、百公里油耗、制目标。控制的因子为加速时间、百公里油耗、HC、CO、PM以及以及NO化物，化物，根据车辆的行驶工况环境来确定各因子的权值。根