增程/插电式电动商用车控制策略和经济性分析

王 佳

（西安兰德新能源汽车技术开发有限公司，陕西 西安 710043）

增程/插电式电动商用车控制策略和经济性分析

王 佳

（西安兰德新能源汽车技术开发有限公司，陕西 西安 710043）

对一款增程/插电式电动商用车进行研发。设计了该电动车辆的系统拓扑结构，分析了其工作原理。基于中国典型城市工况下进行了车辆的行驶仿真，得到了增程/插电式商用车的油耗和经济性。

增程/插电式商用车；控制策略；经济性

CLC NO:U461.91Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-77-02

引言

近年来，环境污染不断加剧，石油等化石燃料也面临着耗竭的危险，发展新能源汽车已经成为人类避免危机的现实需求，同时，也是我们国家走向汽车工业强国的必由之路。纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车也成为新能源汽车产业规划的“三横”。其中，以零排放为显著特点的纯电动汽车在现阶段尚受制于动力电池组价格昂贵和无法满足长距离续驶历程的要求，其发展还需要跨过电池这道难关。作为过渡阶段的产物，增程/插电式电动汽车有效融合了纯电动汽车和混合动力汽车各自的优点，由于该车型配置了较多的电池数，且能够通过外接电网进行充电。因此，在常规需求里程下，可以在纯电动模式下行驶，当需要的里程数超出纯电动行驶能力时，通过启动车载的发动机-发电机组驱动车辆行驶并为动力电池组提供能量。由于该车辆较好地融合了纯电动汽车和传统混合动力车辆各自的优点，目前成为各大汽车厂商的研究热点之一。

1、系统结构和工作原理

本文以一款正在研发的增程/插电式电动商用车为研究对象，其系统结构如图1所示。整车由一台永磁磁阻电机通过主减速器与驱动桥半轴相连为车辆提供动力。电池组选择为锰酸锂电池，电压等级约为588V，与驱动电机为电气连接。同时，电池组通过一个可以外接电网的充电插头，实现对自身的充电。同时，由一台柴油发动机和一个发动机组成车载发电机组，既可以为车辆的行驶提供电能，还可以为电池组进行电能的补充。

由于驱动电机可以在一个较宽的转速范围内连续工作，并且可以提供较大的驱动力矩，可以看到，在传动系统中省去了传统内燃机车辆的变速箱，这样不仅使车辆的布置更加紧凑，还有效地降低了整车成本。

另外，由于发动机和发电机组成的发电机组与传动系统没有直接的机械连接，它的工作点可以进行灵活合理地设置，以实现较好的燃油经济性。例如，在发电机组在单点工作模式下可以使发动机在最低燃油消耗率点工作。为了提高输出功率的灵活性，还可以将发动机的工作点设定了燃油消耗率较低的两个点，甚至可以使发动机沿其最低燃油消耗率曲线

进行发电。

2、基于规则的控制策略

对于增程/插电式电动商用车而言，通常有两种工作模式：当车辆动力电池组SOC在设定的下限值之上时，车辆工作在纯电动模式，通过使用电池组的电能驱动车辆行驶；当电池组的SOC下降至设定的下限值时，由发电机开启，给车辆行驶提供电能并为电池组提供电量。

从电池组的放电策略来看，常规的增程/插电式电动商用车控制策略包含两个阶段[1]：1）电池组充电-发电阶段，即CD阶段（Charge-Depleting）；2）电池组充电-维持阶段，即CS阶段（Charge-Sustaining），如图2所示。即电池组从满电状态开始一直使用电池电量驱动车辆行驶，当电量下降至下限时，车载发电机组工作为车辆提供动力，同时维持电池的SOC在一个合理的范围。

因此，成熟的控制策略基于上述原理通过制定一定的规则来实现。当电池组SOC大于30%时，电池组工作，车辆发电机组关闭；当电池组SOC小于30%时，车辆发电机组开启和电池组协同工作，直到行程结束。

3、仿真分析

表1 车辆参数表

为了对整车的经济性进行分析，选择中国典型城市工况进行仿真[2]，如图3所示，并在Matlab中进行能耗计算[3]。电机的外特性如图4所示，其最大功率和额度功率分别为200kW和100 kW，其最大扭矩和额度扭矩分别为2500N.m和1250N.m，如图4所示。整车的参数如表1所示。

通过仿真计算，并将消耗的电池组电量折算为燃油，得到等效的百公里油耗约为28.7L。

4、结论

对一款增程/插电式电动商用车进行了研发，分析了其系统结构和工作原理。基于中国典型城市工况进行了仿真分析，得到了该车辆的等效百公里油耗为28.7L，为其进一步优化提供了参考。

[1] J. Kwon. Impact of Drive Cycles on PHEV Component Requirements[C]. SAE Paper..

[2] 中国汽车技术研究中心. QC/T759-2006 汽车试验用城市运转循环. 中华人民共和国行业标准, 2006.

[3] 解少博 刘玺斌 王佳. 汽车技术[J].增程式电动环卫车能量管理策略仿真研究, 2014第7期.

Control Strategy and Economic Analysis of an Extended-range/Plug-in Electric Vehicle

Wang Jia
(Xi’an Lande New Energy Vehicle Technology Development Co., Ltd, Shaanxi Xi’an 710043)

An extended-range/plug-in electric vehicle is developed. The structure of the vehicle is designed and the working modes are analyzed. Based on the Chinese urban city driving cycle, the simulation is realized, and finally the fuel consumption are indicated, which can be as a reference for the electric vehicle design.

Extended-range/Plug-in electric vehicle; control strategy; Economic analysis

U461.91 文献标示符：A

1671-7988(2014)08-77-02

王佳，就职于西安兰德新能源汽车技术开发有限公司。