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电动汽车类有关论文范本,与增程式电动汽车的设计与控制相关毕业论文
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摘 要：从增程式电动汽车的设计入手,分析了驾驶性能对整车质量和驱动功率的依赖关系,对几种控制逻辑进行了讨论.在分析各种控制逻辑的基础上,提出基于电池寿命和最低使用成本的控制方法.与现有的其它控制方法相比,这两种方法有明显的优点.它们是根据车辆的一些特定的要求提出的,如电池寿命的保修期以及车辆的使用成本等,具有目的性明确、实际操作性强的特点.而且基于最低使用成本的控制方法还具有多模式、对工况变化适应性强的优点.系统地分析了各种参数对基于最低使用成本的控制方法的影响,可用于增程式电动汽车控制系统的优化.
关 键 词：增程式电动车；控制逻辑；电池寿命；最低使用成本
中图分类号：U463.55文献标文献标识码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2014.05.05
Abstract：Thisinvestigationdiscussedthedesignaspectofextended-rangeelectricvehicles（EREV）,analyzedthedependenceoftheirdrivabilityonthepowerofpropulsionsystemaswellasthevehiclemass.Thenseveralcontrolalgorithmsforsuchvehicleswerepared.Twonewcontrolalgorithmswereproposedbasedontheunderstandingofthecharacteristicsofsuchpropulsionsystems,andtheprosandconsofcurrentlyexistingcontrolmethods.Onealgorithmdeterminestheupp
电动汽车类有关论文范本
Keywords：extended-rangeelectricvehicle；controlalgorithm；batterylife；maximumdepletion
能源的紧缺和环境的日益恶化使清洁能源动力系统的开发变得越来越紧迫,现有的节能及新能源汽车中,纯电动汽车在节能及环保方面都具有很大的优越性,它具备使用过程中零排放、高效率,以及能量来源多样化等诸多优点,但同时也有很多不足之处,其中最重要的是动力电池能量密度低导致的续驶里程短的问题.这直接影响了消费者的接受程度,导致了电动汽车作为乘用车的市场覆盖面相对狭窄,于是目前广泛采用增程式动力系统作为从传统内燃机动力系统向纯电动系统转变的过渡.作为一种串联式混合动力汽车,增程式电动汽车除驱动电池和电机外,还有一套发电装置即增程器,在驱动电池电量不足时发电来满足驱动需求.由于能量的多次转换必然带来一定的能量损失,行驶过程中长时间使用增程器将影响车辆的经济性.因此增程式电动汽车的一个技术关键在于系统的控制,包括增程器的使用,以及与动力电池的协调等.
在增程式电动汽车的研发过程中,人们提出了多种系统控制逻辑.为了减少使用增程器为动力电池充电,再用电池驱动电机这一过程中的能量损失,可按功率需求来发电.比如奇瑞汽车公司的发明专利[1-2]就是按照发电需求将发动机拖动至目标发电转速.当发动机运行至目标发电转速点并且稳定后,给发电机加载.当发电需求改变时,改变目标发电转速,以寻找新的平衡点.此外,还可先确定电池荷电状态（StateofCharge,SOC）的上、下限值,然后按动力需求决定增程器的使用.比如北汽新能源汽车公司的一项发明就是先确定电池SOC的上、下限值,再根据驾驶员的挡位信号和踏板信号决定增程器的工作模式[3].这种做法类似于奇瑞汽车公司的一个专利：在确定电池SOC上、下限值的基础上,根据驾驶需求,如油门踏板的行程来决定增程器的使用[4].而需求功率的多变性又增加了精确地按需求功率来发电的技术难度,解决该问题的方法是使发电机的发电功率保持恒定,即“定点能量管理策略”[5-7],根据需要启动增程器.比如周苏等人按行驶里程将行驶模式分为短途和长途两种,短途行驶时只由蓄电池供电,长途行驶时,在蓄电池的SOC达到其下限值时增程器以恒定功率发电.本文以MicrosoftExcelTM[9]为基础编写了一个仿真程序,用来计算各种工况下不同控制逻辑对车辆行驶特征的影响,以及油耗、电耗和总的使用成本对各种参数的依赖关系.
1系统设计
作为车辆最重要的基本参数,满载质量和驱动电机的功率对电动汽车的动力性能起着决定性的作用.它们之间的关系受车辆的动力匹配原理制约,而这些原理对各种车辆,包括传统的内燃机汽车,纯电动汽车,以及混合动力汽车都是通用的.计算公式可以方便地从公开发表的文献中找到,比如余志生主编的《汽车理论》[10],周苏等人关于增程式电动汽车系统设计的论文[8],以及查鸿山等人关于纯电动汽车动力匹配的计算[11]中都可以找到相关的计算公式.利用这些公式可以计算出为了满足国家标准对纯电动汽车动力性能的要求[12],以及与整车质量相应的驱动功率值.利用表1中除满载质量和驱动电机功率以外的参数和这些指标的解析解,这些要求可以方便地用图1显示出来.由图1可以看出,以60km/h的速度通过4%的坡度及以30km/h的速度通过12%的坡度的要求是最容易得到满足的,而不低于20%的最大爬坡度对满载质量和电机功率的要求最高.对于加速性能,在15s内从50km/h加速到80km/h比较容易做到,而低速加速（从0到50km/h）则比较困难.图1的阴影部分是所有的要求皆能满足的区域.由此可知,所需电机功率随满载质量快速上升.因此,汽车轻量化是所有汽车,包括传统车辆和新能源汽车设计中应该考虑的一个重要因素.
图1中的实心圆点是选取的一个参考系统,用于系统的计算和模拟.由图1可知,对1400kg的满载质量来说,30kW的驱动电机无法满足最大爬坡度和低速加速的要求.但考虑到电机的峰值功率通常远高于其额定功率,如果过载系数取为2.0,则额定功率为30kW的电机足以满足所有要求.为简单起见,本文的计算中没有考虑除驱动以外的其它电器,如电子设备、空调、转向助力、冷却系统等.
2系统能耗计算
在增程式电动汽车的使用中,驱动能量可以来自蓄电池,也可以由增程器发电提供.其中蓄电池组的能量主要来自驻车充电,加上制动能回收产生的电能.制动能的回收量主要由回收效率和驾驶工况决定.如果能有效地回收,制动能发电可以提供相当大比例的能量用于驱动.因此,提高制动能回收效率应作为电动系统优化的一个重要目标.
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