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并联混合动力电动轿车多能源动力总成匹配 和控制策略的仿真研究 华中科技大学电动汽车研究院 一、 引言 在并联混合动力电动汽车动力总成配置中，通常将内燃动力与电动动力通过机械传动装 置耦合在一起，在不同的工况条件下组成不同的工作模式，从而使内燃动力和电动动力各发 挥所长而避其短，以应对越来越严酷的环保和能源限制要求。 内燃机、电动/发电机、储能装置、传动装置、电力电子和微电子控制器等组成了并联混 合动力电动汽车的多能源动力总成，上述各部件的参数匹配和系统控制策略对于混合动力电 动汽车的性能起着至关重要的决定性作用。为此，在开发阶段必须通过计算机仿真技术寻求 适宜的匹配和控制策略，以使用较低的开发成本、较短的开发周期实现预定的开发目标。 本文主要通过以 MATLAB 为平台的 Advisor 分析软件，对所开发的奇瑞 HEV 混合动力 轿车多能源动力总成的配置进行验算和比较，对多能源控制策略的效果进行初步的计算认定。 二、 仿真模型 奇瑞 HEV 混合动力轿车的仿真模型如图 1 所示，其中分别建立了车辆模型、发动机模 型、电机模型、电池模型、传动装置模型、车轮模型、附件模型和动力装置控制模型等。 发动机模型的输入参数采用 376 电喷汽油机的试验数据, 但由于未得到有关排放的数据 而未能置入排放模型。电机模型的输入参数是按所设计任务书要求的指标参考同类产品性能 曲线而假设的, 在实际电机试验结果出来后再行替换，而电池模型输入参数则参照了同样容 量下国外公司的 Li 电池资料。为了比较不同的控制策略，构筑了 PTC-PAR2chery 和 INSIGHT 两种控制策略。图 2 是其中之一的控制策略框图。奇瑞 HEV 混合动力轿车的传动 装置考虑了电机与发动机之间直接连接的相同转速关系以及变速器本身具有的 5 个前进档， 按通常的方法考虑换档规律，图 3 是仿真中所用的 376 发动机万有特性图，图 4 是 10kw 交 流感应电机特性曲线图。 图 1. 并联混合动力电动汽车仿真模型 图2. 多能源动力系统控制策略框图 图3. 376 发动机万有特性图 图4. 10kw 交流感应电机特性曲线图 三、 仿真结果 1、“标准参数”下性能仿真： “标准参数”指车辆总质量 1443kg，主减速比4.133 ，单元电池容量 15Ah，装 376 汽油 发动机，采用 PTC-PAR2chery 控制策略。分别对 ECE_EUDC （平均车速62.44km/h ，最高 车速 120 km/h, 每 10.93km 内有 13 次停车）, ECE_EUDC_LOW （平均车速31.11km/h ，最 高车速 90 km/h, 每 10.59km 内有 13 次停车）, US06_HWY （平均车速97.91km/h ，最高车 速 129.23 km/h, 每 10.04km 内有 1 次停车）, NYCCOMP （平均车速14.1km/h，最高车速 57.94 km/h, 每 4.03km 内有 19 次停车）, NYCC 工况循环 （平均车速11.41km/h，最高车速 44.58 km/h, 每 1.9km 内有 18 次停车）进行仿真，所得性能指标如表 1。 表 1 “标准参数”条件 EUDC EUDC_LOW US06_HWY NYCCOMP NYCC 动 0~100km/h 加速时 16.3 16.3 16.3 16.3 16.3 力 间(s) 性 60~100km/h 加速时 9.6 9.6 9.6 9.6 9.6 间(s) 最大爬坡