第5章增程式電動汽車主講：鄭竹安YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)2第5章增程式電動汽車5.1概述5.2增程式電動汽車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配5.3增程式電動汽車控制策略5.4增程式電動汽車動力系統(tǒng)建模與仿真YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)3

5.1概述增程式電動汽車是以電能為主要驅(qū)動能源，發(fā)動機為輔助動力源的一種新型電動汽車5.1.1增程式電動汽車結(jié)構(gòu)下圖為設計的一款增程式電動汽車動力傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中粗線表示機械連接，細線表示電氣連接，虛線為CAN總線連接。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)45.1.1增程式電動汽車結(jié)構(gòu)YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)55.1.1增程式電動汽車結(jié)構(gòu)增程式電動汽車動力傳動系統(tǒng)由電驅(qū)動系統(tǒng)、發(fā)動機/發(fā)電動機系統(tǒng)、功率分配裝置、動力電池等組成。電驅(qū)動系統(tǒng)是由驅(qū)動電動機及牽引力驅(qū)動控制裝置組成，發(fā)動機到驅(qū)動電動機之間沒有機械連接，而是首先通過發(fā)電裝置，將燃油的化學能轉(zhuǎn)化成三相交流電，然后發(fā)電動機驅(qū)動控制器將交流電流轉(zhuǎn)化成直流，并通過發(fā)電動機驅(qū)動控制裝置到達功率分配裝置，根據(jù)工況需要做出牽引力驅(qū)動控制的功率分配。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)65.1.1增程式電動汽車結(jié)構(gòu)發(fā)動機、發(fā)電動機和發(fā)電動機驅(qū)動控制裝置共同組成了一個增程器系統(tǒng)，增程器是增程式電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，發(fā)動機/發(fā)電動機系統(tǒng)與驅(qū)動車輪在機械上是分離的，發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩與車速和牽引轉(zhuǎn)矩的需求無關(guān)，因此可控制發(fā)動機運行在其轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩平面上的任意點。通常應控制發(fā)動機使其運行在最佳工況區(qū)，此時發(fā)動機的油耗和排放降到最低程度，由于發(fā)動機和驅(qū)動車輪沒有機械連接，因此最佳的發(fā)動機運行狀態(tài)是可以實現(xiàn)的，與電驅(qū)動系統(tǒng)的運行模式和控制策略密切相關(guān)。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)75.1.2增程器的分類1．按布置位置分類根據(jù)增程器與汽車的安裝關(guān)系，分為掛車式、插拔式和車載式三種。2．按結(jié)構(gòu)組成分類（1）大容量蓄電池增程器。（2）燃料電池增程器。（3）發(fā)動機/發(fā)電動機組增程器。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)85.1.3增程式電動汽車原理第一種工作模式為純電動模式，如圖5.4所示的能量傳遞路線，與發(fā)動機和發(fā)電動機無關(guān)，電池是唯一的動力源，這種工作模式與純電動汽車一樣，相當于一輛純電動汽車。不同之處是，增程式的純電動行駛里程可以設置的相對較小，不必裝備大量的蓄電池組，電池的電量能夠滿足車輛起步、加速、爬坡、怠速，以及驅(qū)動汽車空調(diào)等附件。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)95.1.3增程式電動汽車原理第二種工作模式為增程模式，能量傳遞路線如圖5.5所示。在電池的電達到預設的SOC最低值時，增程器系統(tǒng)啟動，發(fā)動機運行在最佳的狀況，使發(fā)電動機發(fā)電，一部分用于驅(qū)動車輛行駛，多余的電量為蓄電池充電。增程模式的發(fā)動機可以有多種工作方式，根據(jù)控制策略的不同，可以選擇發(fā)動機恒功率模式、功率跟隨模式、恒功率與功率跟隨模式結(jié)合，此外有智能控制策略和優(yōu)化算法控制策略等復雜控制策模式。當車輛停止的時候，可以利用市電為蓄電池充電。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)105.1.4增程式電動汽車的特點增程式電動汽車是一種可增加續(xù)駛里程的純電動汽車，兼有混合動力汽車和純電動汽車的特征。增程式純電動汽車的特點如下：（1）在電量消耗模式下，發(fā)動機不起動，由動力電池驅(qū)動整車行駛，這樣可減少整車對石油的依賴，緩解石油危機；（2）在電池電量不足時，為了保證車輛性能和電池組的安全性，進入電量保持模式，由動力電池和發(fā)動機聯(lián)合驅(qū)動整車行駛；（3）整車純電動續(xù)駛里程滿足大部分人員每天行駛里程要求，動力電池可利用晚間低谷電力充電，緩解供電壓力；（4）整車大部分情況下在電量消耗模式下行駛，能達到零排放和低噪音的效果；（5）發(fā)動機與機械系統(tǒng)不直接相連，發(fā)動機可工作于最佳效率點，大大提高整車燃油效率。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)115.1.4增程式電動汽車的特點鑒于增程器工作條件的特殊性，對電動汽車的增程系統(tǒng)提出了以下的要求：（1）增程系統(tǒng)要穩(wěn)定可靠，可以立刻啟動并進入正常工作狀態(tài)。當長時間不用的時候要定期開啟發(fā)動機運轉(zhuǎn)，以使得各個部件得到良好的潤滑和維護。（2）由于工況復雜，為了實現(xiàn)高效率和低排放的要求，要求系統(tǒng)處在最優(yōu)工作點工作，因此控制器非常關(guān)鍵，通過控制策略和優(yōu)化措施，在保證整車動力性前提下提高經(jīng)濟性和效率。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)125.1.5增程式電動汽車主要技術(shù)指標YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)135.2增程式電動汽車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配增程式電動汽車參數(shù)匹配的原則是根據(jù)整車動力總成結(jié)構(gòu)特點和整車設計指標（動力性、經(jīng)濟性、續(xù)駛里程等），對整車動力總成的參數(shù)進行匹配。這里主要對驅(qū)動電動機的參數(shù)、動力電池的參數(shù)和增程器的參數(shù)進行匹配。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)145.3增程式電動汽車控制策略為使整個動力傳動系統(tǒng)中機械部件和電氣部件協(xié)調(diào)工作以及滿足增程式電動汽車在不同工作模式下的切換，制定一個簡潔高效的控制策略是非常重要的。基于增程式電動汽車的結(jié)構(gòu)，將增程式電動汽車的工作模式分為純電動工作模式和增程工作模式，兩種工作模式的切換采用了基于邏輯門限值的控制策略。增程模式下采用將恒功率和功率跟隨控制策略結(jié)合起來的控制方法，在不同的工作模式下能分別體現(xiàn)出兩種控制方式的優(yōu)點。將增程模式工作區(qū)域劃分為6種工作狀態(tài)，與純電動模式和制動能量回收工作模式一起構(gòu)成8種工作模式。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)15YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)16YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)17YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)18YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)19YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)20YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)21YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)22YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)23YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)24YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)25YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)26YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)27YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)28YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)29YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)30YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)31YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)32YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)33YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)34YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)35YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)36YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)37YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)38YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)39YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)40YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)41YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)42YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)43YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)44YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)45YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)46YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)47YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)48YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)49YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)50YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)51YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)52YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)53YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)54YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)55YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)56YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)57YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)58YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)59YANCHENGINSTITUTEO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