增程式电动汽车增程器的小型化研究
牛继高1，郭小锋1，徐春华1，周苏2
（1.中原工学院机电学院，河南郑州450007；2.同济大学汽车学院，上海201804）
来稿日期：2017-05-20
作者简介：牛继高，（1970-），男，河南人，博士研究生，硕士生导师，主要研究方向：汽车电子及新型车辆动力系统建模、仿真及控制；
郭小锋，（1983-），男，河南人，博士研究生，讲师，主要研究方向：叶片动力学、多学科设计优化
1 引言
增程式电动汽车（Extended-Range Electric Vehicle ，E-REV ）能量管理策略是目前的研究热点之一，分为规则型和智能型[1-2]。前者包括发动机最优点控制策略、最优曲线控制策略、功率跟随控制策略等[3-5]；后者包括模糊逻辑控制策略、自适应控制策略、基于神经网络的控制策略等[6-9]。其中，发动机最优点控制策略是指，当发动机起动后一直工作在燃油效率的最高点，因而与其他类型的控制策略相比，发动机最优点控制策略具有更好的燃油经济性。
最优点控制策略在工程上容易实现，可靠性高，稳定性好。但由于E-REV 运行时实际行驶工况的不确定性，以及发动机最优点对应的输出功率远小于发动机的峰值功率，例如某一款41kW 的燃油发动机，其高效点的输出功率为25kW ，以上因素导
致了当E-REV 采用最优点控制策略时，需选择较大功率的发动机和发电机，从而不利于增程器的小型化[10]。
基于搭建的E-REV 整车动力系统和控制策略仿真模型，在满足原设计要求不变的前提下，以总续驶里程为约束条件，采用模型仿真的方法对发动机最优点的功率匹配、增程器的开启时刻以及蓄电池SOC （State of Charge ，SOC ）的充、放电区间进行优化研究，旨在探索增程器进一步小型化的方法，为其工程应用提供理论指导和参考意义。
2 E-REV 整车建模
2.1 仿真参数
某款E-REV 的车辆参数和设计指标要求，如表1所示。根据纯电动续驶里程要求确定蓄电池的参数，根据加速时间、最高
摘要：针对增程式电动汽车车载增程器的小型化问题，基于Cruise/Simulink 软件搭建了整车动力系统和控制策略仿真
模型，分析了最优点控制策略的不足，讨论了发动机最优点功率的计算方法。以燃油经济性为优化目标，总续驶里程为约束条件，对发动机的高效点输出功率、起动时刻以及蓄电池SOC 的工作区间进行优化研究。结果表明：在保证车辆性能的前提下，采用发动机提前开启的方法，可以有效降低发动机最优点的输出功率，从而达到增程器小型化的目的；通过蓄电池SOC 工作区间的优化，有利于小型化增程器燃油经济性的提高。关键词：增程式电动汽车；最优点控制策略；增程器；小型化；仿真中图分类号：TH16；U461.2
文献标识码：A
文章编号：1001-3997（2017）11-0246-05
Study on Range Extender Miniaturization for an Extended-Range Electric Vehicle
NIU Ji-gao 1，GUO Xiao-feng 1，XU Chun-hua 1，ZHOU Su 2
（1.School of Mechanical ＆Electronic Engineering ，Zhongyuan University of Technology ，He ’nan Zhengzhou 450007，
China ；2.Automobile School ，Tongji University ，Shanghai 201804，China ）
Ａbstract ：Aiming at the problem of range extender miniaturization of Extended-Range Electric Vehicle ，this paper analyzes the drawbacks of engine optimal point control strategy and discusses the calculation methods of engine optimal point power.In this research ，a simulation model of the vehicle dynamic system and control strategy is set up ，which is based on the Cruise and Simulink software.Output powerof engine efficiency running point ，engine start timing and the working range of battery SOC are studied by taking fuel economy as optimization objective and the total endurance mileages as constraint conditions.The results showed that under the promise of vehicle performance and driving range ，method of advance starting engine can effectively reduce the optimal point output powerof engine and achieve the goal of range extender miniaturization ；secondly ，optimization of operating interval range of battery SOC is benefit to improve fuel economy of the miniaturized range extender.Key Words ：Extended-Range Electric Vehicle ；Optimal Point Control Strategy ；Range Extender ；Miniaturization ；Si-mulation
Machinery Design ＆Manufacture
机械设计与制造
第11期2017年11月
246
万方数据