纯电动汽车ra试验站的应用

纯电动汽车ra试验站的应用

1u3000动力电池rangeextend是目前非常流行的纯电动汽车形式。如图1所示，该混合动力主要由小型能源车辆、电机、电池和大型驱动装置组成。其中车辆直接由大功率电机驱动,在驱动电机和主减速器之间可以根据需要增加变速器,通常的选择是一个两级减速器;动力电池为驱动电机提供能量,发动机与发电机机械连接,发动机通过发电机给动力电池补充能量。车辆在只使用电池能量的情况下,可以满足城市居民日常出行的需要,晚上再通过市电电源给电池充电;而在需要长途行驶时候使用发电机给动力电池补充能量,在加油站中给油箱加油,延长行驶里程,满足长距离行驶的需求。AVL公司开发的用于进行车辆仿真和传动模拟的软件Cruise是研究汽车动力性、燃油经济性、排放性能及制动性的软件。灵活的模块化理念使得Cruise可以进行任意结构形式的建模和仿真。它可用于汽车开发过程中的动力传动系的匹配,也可以用于开发和优化混合动力车和电动汽车。Cruise可以计算整车经济性、动力性、混合动力部件参数等,总的说来,Cruise属于前向式仿真软件,相对于Advisor等后向式仿真软件,前向式仿真软件的仿真更接近实际,可进行控制策略的开发,后向式仿真软件适于进行整车性能预测和部件选型。Cruise入手快,功能强大,仿真度高,综上所述,结合仿真平台建设所要实现的功能,选择Cruise作为仿真平台软件。2raeen-ophend模型本文通过Cruise软件建立增程式混合动力汽车模型,在满足设计目标的情况下,对部件参数进行匹配。以某款装载1.6TS发动机的整车性能指标以及对标车的整车性能指标为依据,对Range-Extended的混合动力部件进行选型匹配,匹配的依据如下。(1)动力性能达到或接近装载1.6TS发动机动力性能指标。根据资料,装载1.6TS发动机的车辆性能:最大车速为190km/h,0~100km/h加速时间为13.5s,最大爬坡度为40°。(2)参考对标车(Volt)的性能指标,如表1所示。根据上述参考依据,决定采用的Range-Extended车型初步设计目标为:(1)最大车速不低于160km/h;(2)0~100km/h加速时间不低于12s;(3)最大爬坡度不低于40°;(4)续驶里程(在DOD为0.7时):城市工况>60km;90km/h巡航里程>60km。3动力传动优化设计Cruise提供了一种图形化的交互环境,用户可以在己有的模块箱主要包括汽车、离合器、变速箱、发动机、电池、电机、控制器、特殊模块、轮胎等中选取合适的模块拖放到Cruise的工作区,便能迅速地建立系统框图,根据研究的需要添加相应的控制模块,并正确连接数据总线建立各模块之间的联接,包括机械连接、电气连接,便可很快得到系统模型。用户能方便地修改动力传动系的配置,所以用它来对动力传动系统建模将是一件非常轻松的事情。各个模块的仿真参数的设置可以通过Cruise的参数设置窗口来完成,对一些特性复杂的模块(如电动机),可以在参数设置窗口通过编辑图表曲线建立曲线图来实现参数设置。如图3所示,Range-Extended混动方案的Cruise模型由车辆组件、发动机组件、电机组件、电池组件、减速器组件、离合器组件、变速箱组件、主减速器组件、轮胎组件等组成。4分析过程4.1机外特性包络根据1.6TS发动机前驱动轴各档的驱动力矩,用一条虚拟的电机外特性曲线进行包络。该包络线仅大致包络了各档驱动转矩的最大转矩。该包络线的拐点对应的驱动轴扭矩2030N·m,在包络线的拐点驱动轴转速为400r/min,对应的功率为85kW。4.2主电机参数的确定考虑到实际的驱动电机的最高转速初定为12000r/min、最大车速170km/h,选择主减速器速比,同时使得电动机输出特性曲线保证优越的低速动力性能。最后得到的主电机参数为:峰值功率:85kW;基转速:3200r/min;额定转矩:253N·m。主减速器速比为8。4.3电池所需能量的下式估算按照以90km/h匀速巡航,电池SOC变化为70%DOD放电深度,使得plug-in续驶里程65km的要求,根据下式估算电池所需能量:式中,F为行驶阻力;S为续驶里程数;ηT、ηmc、ηq分别为传动系、电机、电池效率。根据计算得到EB=17.15kW·h。初定电池单体电压为3.2~3.5V的100个电池单体串联,取工作电压当SOC为80%时候,电池电压为334V,电池容量为17.15kW·h/334V≈50A·h。5cruise模拟计算5.1发电机与发动机使用上述匹配参数作为Cruise模型的输入,电动机的特性参数取Advisor相同功率资料,发电机采用Advisor上一款31kW的电机数据、发动机采用本Advisor上的一款1.0发动机数据。由于Range-Extended取消了主发动机、离合器、变速器等部件,增加了电动机、发电机、小功率发动机、电池及管理系统和变频控制系统、导致整车质量发生了变化。5.2整车控制器的运行过程为了使得Range-Extended混动车达到比较低的使用成本以及节能的目的,在整车控制策略上使用电能作为优先的能量来源,工作模式分成四种状况,纯电动运行、发动机经济运行、发动机高负荷运行和回馈制动。整车运行时候主要工作在纯电动运行状态,整车控制器监控发动机电池的SOC值和主电机功率,当SOC值降到0.3之下时候启动发动机和发电机给电池提供能量,这时候发动机和电机系统工作在经济工况点;如果发动机的输出功率高于设定的值时候,发动机和电机系统工作在高负荷工况点。经过计算发动机的工作点如表2所示。当车辆制动时候,Range-Extended仿真模型采用并联制动能量回收系统,电机回收部分制动能量。5.3纯电动运行能力仿真在Cruise仿真环境下,让Range-Extended模型在UDC、EUDC、NEDC工况下运行,同时为了使得在运行工况过程中整车工作在纯电动模式,修改控制策略,使得发动机和电机不工作,获得每个工况运行结束后电池能量变化量,通过公式(1)可以计算出总的纯电动行驶里程。其中:Spe为纯电动行驶里程;S为每个工况下行驶里程;ΔSOC为每个工况运行后SOC变化量。仿真得出plug-in模型纯电动特性如表3所示。按照电费0.6元每度电折算成使用成本,则有:NEDC:10.7元/100km。5.4优化raeen-emend模型车在受plug-in在Cruise仿真环境下,修改控制策略,让电池的SOC初始值为0.35并且在狭窄的0.4~0.3范围变化,当低于0.3时候,发动机启动,带动发电机给电动机和电池提供能量,当SOC高于0.4时候关闭。其他的控制参数和整车参数不变。通过让Range-Extend模型车在NEDC工况下运行一个循环,从而可以确定出Plug-in在NEDC循环下的所能达到的增程里程。如表4所示。按照电费5.8RMB/L折算成使用成本为:6主要部件匹配结果根据上述仿真计算,可以得到如下Range-Extended初步匹配结果。(1)主要部件匹配结果如表5所示。(2)Range-Extended整车特性如表6所示。7整车模型分析Cruise仿真软件在对混合动力汽车匹配和仿真方面具有快速和准确的优势。本文在分析Range-E