第5章 增程式电动汽车_新能源汽车技术

第5章增程式电动汽车主讲：郑竹安YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术2第5章增程式电动汽车5.1概述5.2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5.4增程式电动汽车动力系统建模与仿真YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术35.1概述•增程式电动汽车是以电能为主要驱动能源，发动机为辅助动力源的一种新型电动汽车•5.1.1增程式电动汽车结构•下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CAN总线连接。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术45.1.1增程式电动汽车结构YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术55.1.1增程式电动汽车结构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。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术65.1.1增程式电动汽车结构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/发电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，与电驱动系统的运行模式和控制策略密切相关。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术75.1.2增程器的分类1．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。2．按结构组成分类•（1）大容量蓄电池增程器。•（2）燃料电池增程器。•（3）发动机/发电动机组增程器。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术85.1.3增程式电动汽车原理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，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，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、怠速，以及驱动汽车空调等附件。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术95.1.3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5.5所示。在电池的电达到预设的SOC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、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式。当车辆停止的时候，可以利用市电为蓄电池充电。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术105.1.4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，兼有混合动力汽车和纯电动汽车的特征。增程式纯电动汽车的特点如下：（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，这样可减少整车对石油的依赖，缓解石油危机；（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，进入电量保持模式，由动力电池和发动机联合驱动整车行驶；（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，动力电池可利用晚间低谷电力充电，缓解供电压力；（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效果；（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，大大提高整车燃油效率。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术115.1.4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。•（2）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，通过控制策略和优化措施，在保证整车动力性前提下提高经济性和效率。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术125.1.5增程式电动汽车主要技术指标YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术135.2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参数进行匹配。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术145.3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。•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构成8种工作模式。YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术15YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术16YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术17YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术18YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术19YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术20YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术21YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术22YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术23YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术24YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术25YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术26YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术27YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术28YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术29YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术30YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术31YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术32YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术33YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术34YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术35YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术36YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术37YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术38YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术39YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术40YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术41YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术42YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术43YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术44YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术45YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术46YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术47YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术48YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术49YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术50YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术51YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术52YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术53YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术54YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术55YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术56YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术57YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术58YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术59YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术60YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术61YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术62YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术63YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术64YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术65YANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术66ThankyouYANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGYYANCHENGINSTITUTEOFTECHNOLOGY新能源汽车技术68作业•P238•1、2、