电动车增程器使用说明

增程式电动车参数匹配与分析蒋建华;范港;张翀【摘要】针对增程式电动车研发中动力系统的参数匹配问题,以整车动力性和续航里程为设计目标,从电驱动系统、动力电池系统、内燃式增程器系统等方面出发,设计了增程式电动车动力系统参数,并以软件AVL CRUISE为仿真平台,采用增程器恒功率控制策略搭建了整车模型,验证了所设计的增程式电动车的整车动力性和续航里程.研究结果表明,车辆的最高车速、加速性能和爬坡性能满足车辆动力性能要求;车辆在10 km/h和15 km/h匀速工况下纯电动续航里程和增程模式的续航里程也满足车辆续航里程要求.【期刊名称】《机电工程》【年(卷),期】2016(033)003【总页数】5页(P373-377)【关键词】增程式电动车;动力系统;参数匹配;仿真【作者】蒋建华;范港;张翀【作者单位】浙江大学动力机械及车辆工程研究所,浙江杭州310007;浙江大学动力机械及车辆工程研究所,浙江杭州310007;浙江大学动力机械及车辆工程研究所,浙江杭州310007【正文语种】中文【中图分类】TP391.9目前纯电动车受到动力电池比能量小，价格高等因素的影响，并且充电设施复杂充电时间过长，就存在续航里程短不能满足远距离行驶的问题。

为延长EV的续航里程，将燃油发动机和电机组成的发电机作为增程器,与动力蓄电池一起构成动力源，是一种可供选择的方案。

增程式电动车是一种以蓄电池为主动力的电动汽车，只是在车上装了另一个较小功率的车载发电机(增程器)并配置合适大小的油箱，以增加续航里程[1]。

增程式电动车跟串联式电动车的结构相似，发动机仅有的功能是发电。

在串联式混合动力车中，动力电池实际上起到平衡发动机输出功率和电动机输入功率的作用，使发动机一直工作在最佳稳定区，致使电池的电能主要来自发动机而且发动机基本在车辆运行时都在工作。

但是增程式电动车的设计目标是尽量使用电网给蓄电池充电的能量，当蓄电池的SOC低于限定限值后，发动机启动给蓄电池充电的同时又给车辆供给动力，所以发动机的启动频率很低。

20211期第56卷(218期) (EXPLOSION-PROOF ELECTRIC MACHINE)基于Motor-CAD的增程式电动车发电机设计陈锤婷，桂佳林,雍玉芳(宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司，浙江宁波315336)摘要为电高效性，匹配高效增程器系统；过整车仿真确定增程器系统所需的功率扭矩，再分解到发电机，确定发电机性能。

并基于Motor-CAD软件搭建电机模型，改变磁钢V型夹角大小,分别为170°+150°和130°,分析各方案电机的空载反电、齿槽转矩、气隙磁密、效率Map等，并进行热设计，评估合适的发电机方案。

关键词器;V型夹角;发电机;Motor-CADDOI：10.3969/J.ISSN.1008-7281.2021.01.02中图分类号:TM314+1文献标识码:A文章编号：1008-7281(2021)01-0005-05Design of Range-Extender Electric Vehicle GeneratorBased on Motor-CADChen Yuting，G ui Jialin and Yong Yufang%Ningbo Geely Royal Engine Components Co.，Ltd.，Ningbo315336，China)Abstract In order to realize the high efficiency of the range-extender electric vehicle，the high-efficiency extender system iz matched.Firstly,the required powea and torque of the range extender system were determined through simulation of the whoie vehicie，and then they were decomposed te the generator te determine its performanct.Based on Motor-CAD software,the motor model was buiit by changing the V-shaped angie of magnetic steel,of which the deeree was170°,150°and130°,respectively.The no-load back EMF,cogging torque,air--ap mag­netic density and eficiency Map of the motoie in vv O ous schemes were analyzed and the thermal desicns were carried out to evaluate the appropOate generator scheme.Key words Range extender;Vshaped angle;generatoe；Motor-CAD0引言为解决纯电动汽车的里程焦，增电％REEV)是一种折中的解决方案,REEV配由发动机和发电机组成的器，车辆运行过中，电池电量情况，适给与电池充电。

带增程器的电动车控制系统设计袁守利;高寒【摘要】为了提高电动车的操控性,电机控制系统的灵活性并延长续驶里程,克服目前常用控制方法的弊端,设计了一种以单片机结合专用控制芯片的带增程器的电动车控制系统.介绍了系统的控制方案,通过数学计算和模拟仿真,设计并评价整车的控制策略.该系统采用模块化设计,专用控制芯片负责对电机的直接控制以减少单片机的工作负担,单片机主要负责对专用芯片的控制,并依据蓄电池SOC值控制增程器的开闭,实现整车系统的控制策略,实现了整车、增程器、电机控制的有效结合.最后测试了电机响应性能并进行了整车调试.【期刊名称】《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》【年(卷),期】2014(038)006【总页数】4页(P1347-1350)【关键词】增程器;专用控制芯片;单片机;控制策略;无刷直流电机【作者】袁守利;高寒【作者单位】武汉理工大学汽车工程学院现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070;武汉理工大学汽车工程学院现代汽车零部件技术湖北省重点实验室武汉430070【正文语种】中文【中图分类】U469.720 引言电动车具有节约能源、污染排放少等优点，其市场应用越来越广泛［1］.但是目前动力蓄电池的能量密度较低，制约了电动车的性能，其一次充电可实现的续驶里程与燃油汽车一次加油的续驶里程相比，还有一定差距.为了解决这一问题，将燃油发动机和发电机组成的发电机组作为增程器，与动力蓄电池一起构成动力源，以增加续驶里程，是目前阶段最好的一种过渡方案［2］.现阶段，电动车越来越多地采用以单片机和DSP为主的数字控制，并开发出了很多以它们为核心的控制系统.然而，这些控制系统具有单片机处理任务量过大，功能分配不够合理，PCB 板元器件较多，布线过于繁密等缺点，加之带有增程器的电动车运行工况复杂多变，给系统的稳定性、可靠性和电动车的安全性带来了隐患，影响了控制系统的使用寿命，增加了电动车的维护成本.为了解决这些问题，设计一种以单片机结合专用控制芯片的电动车无刷直流电机及带增程器的整车控制系统.这种控制系统具备安全性高，稳定性好，功能完善，控制效率高等优点，能很好的解决增程式电动车在使用和控制方面的上述问题.根据车辆运行状况，通过对驾驶员操作指令及传感器信号数据的采集，整车控制系统控制增程器、电机等及各外围执行机构稳定高效的工作.1 控制系统方案电动车的动力系统主要由增程器、电机、动力蓄电池和仪表等构成，它们是整车控制器的主要控制对象.整车控制器对接收到的车辆运行状况信息，蓄电池组状况信息和驾驶员操作指令信息进行综合分析，并根据相应的控制策略处理计算后，将得到的控制信号传输给电机专用控制芯片，专用控制芯片结合来自电机位置传感器的信号，进行开关电路的正确导通，从而实现对电机的控制，并最终实现对电动车的控制.因为带增程器的电动车具有动力蓄电池和发电机组2个动力源，所以在实际应用中就要求整车控制器能实现对于2个动力源的控制，即合理的控制增程器开／关机的时刻.该控制方案的特点如下：（1）单片机结合专用控制芯片的控制方式，使系统的智能化程度更高，结构和编程更简单；（2）单片机控制专用控制芯片，专用控制芯片直接控制电机，充分发挥专用控制芯片的功能，减少了独立元器件的使用，能使控制系统结构更简单，故障率更低；（3）专用控制芯片的使用，减轻了单片机的工作负担，这样就能让单片机更好的实现控制策略和其他附加功能，提高了对电机和电动车控制的灵活性.2 整车控制策略2.1 电机控制策略目前电动车车速的调控主要是通过油门装置实现的，为达到改善电动车操控性的目的，把车辆行驶过程中的实际车速引入到了电机控制系统中，建立以车速为控制目标的电动车无刷直流电机驱动系统控制模型［3］.见图1.图1 系统控制模型电动车行驶工况复杂多变，采用传统的固定参数PID 控制方式难以达到较好的效果［4］；同时为了让车辆实际车速对驾驶员目标车速准确而快速地做出响应，以得到更好的操控性能，控制系统采用基于车速偏差的增量式PI控制算法［5-6］.车速传感器测得的实际车速与驾驶员给定的目标车速相比较，得到速度偏差信号e，控制系统依据偏差信号e进行增量式PI控制算法运算，得出速度增量信号Δ，根据运算的结果进行脉宽调制计算后输出PWM 波，PWM 波通过控制功率逆变电路来对电机进行调速，从而实现对车速的调控，达到驾驶员的操控目的.控制策略具体实现原理见图2.图2 控制策略实现原理在电动车运行过程中，驾驶员通过油门装置给控制系统的是一个与实际车速成比例关系的电压信号，以此电压信号为控制量，增量式PI控制算法的表达式为式中：u（k），u（k-1）分别为第k次与第k-1次采样时刻车速信号值；e（k），e（k-1）分别为第k次与第k-1次采样时刻车速信号偏差值；K0＝Kp＋KI，K1＝-Kp，Kp，KI分别为比例系数和积分系数.根据式（1）～（2），若设电动车通过加速装置给出的驾驶员目标车速信号为v0，通过车速传感器测得的实际车速信号为vk，则在第k 次采样时的车速信号偏差为e（k）＝vk-v0（k）.同理可得e（k-1）＝vk-1-v0（k-1），且系统在计算e（k）之前，系统已先对e（k-1）进行保存.以e（k），e（k-1）作为输入，根据式（2）可以计算出增量Δu（k），再根据式（1）计算出此时实际车速对应车速信号u （k）来进行脉宽调制计算，计算程序流程见图3.图3 控制算法程序流程图2.2 增程器能量管理策略因为增程式电动车拥有2种不同的能量源，能量管理策略就在整车控制策略中占有最重要的地位.现阶段对于能量管理策略的研究主要侧重于3种方法：（1）逻辑门限控制策略［7］；（2）自适应控制策略［8］；（3）基于模糊逻辑或神经网络的只能控制策略［9］.在逻辑门限控制策略中，比较直接和常用的能用于增程式电动车的是定点能量管理策略，该策略从优化发动机工作点出发，兼顾蓄电池荷电状态（state of charge，SOC）的平衡.增程器的开／关机根据蓄电池的SOC 而决定，即当SOC 下降到设定的下限SOClow时，增程器起动，输出恒定功率，SOC上升；上升至高于SOChigh后增程器关机，此时电动车以纯电动行驶，排放为零，SOC 下降.因为发动机与路面负荷相脱离，再加上蓄电池的负荷均衡作用，使得发动机在燃油效率较高的工作点恒定工作，从而提高了发动机的效率，同时减少了废气的排放［10］.增程器工作时输出的功率，一部分用于克服车辆的行驶阻力，一部分用于为动力蓄电池充电，所以在选择增程器开／关机时相对应的蓄电池SOC门限值SOChigh和SOClow时，要考虑到电池充放电的经济性，使电池在充放电效率最高的区域工作，从而得到较好的经济性和动力性.中国乘用车市区工况CUDC 是一种典型的循环工况.在定点能量管理策略下，对20 个CUDC循环工况进行模拟仿真，得到蓄电池SOC和发动机功率随行驶距离的变化关系，见图4.其中，发动机恒定功率为10.8kW，蓄电池SOC 初值为1.0，增程器开／关机时蓄电池SOC 的充放电区间取0.3～0.7［11］.从图4的仿真结果可以看出，当蓄电池SOC下降到0.3时，增程器起动，发动机在预定的高效工况点工作，其输出地功率一部分用于驱动车辆行驶，另一部分为蓄电池充电，使蓄电池SOC 值持续上升.当蓄电池SOC 升高到0.7时，发动机停机，电动车纯电动行驶.如此反复，直至耗尽油箱内的燃油.由仿真可得，该能量管理策略有效可行.图4 20个CUDC工况下的仿真结果3 硬件设计及软件开发3.1 硬件结构根据电动车无刷直流电机控制系统的设计方案，实现整个控制系统良好的功能，其硬件电路结构见图5.图5 控制系统硬件电路结构框图3.2 硬件的选型基于控制系统的功能要求和成本考虑，选用Microchip 公司生产的8 位RISC 结构的单片机PIC16F877.专用控制芯片选用Motorola公司的第二代无刷直流电机专用集成电路MC33033，它在外接上功率开关器件（MOSFET）后，可以用来控制三相（全波或半波）无刷直流电机，当其结合MC33039电子测速器作为F／V转换（系统检测模块），引入了测速反馈后，可以构成闭环速度调节系统.该控制系统中，专用控制芯片主要是通过接收来自单片机的控制信号对电机进行直接控制.3.3 软件设计流程系统软件进行模块化设计，方便日后维护和系统功能完善升级.单片机是整个系统管理和控制中心，其主要包括主程序、中断服务程序这2个部分，整个电机控制系统主程序流程框图见图6.图6 控制系统主程序流程图4 系统调试实验整车调试主要指的是弱电和强电两种调试.弱电调试是为了确定在整车低压上电以后，各控制器及部件能实现正常的上电和开闭.之后进行强电调试，接通电机和增程器，证实整车控制器设定的整车控制策略，验证是否能够根据动力蓄电池SOC 的数值自动控制增程器的开闭.无刷直流电机在带负载情况下进行启动，其速度响应曲线见图7.由图7可看出，电机带载启动时，电机转速经过短暂的振荡后很快恢复并稳定到某一指定转速，电机速度响应快，抗干扰性较强，能较好地满足电动车的使用性能要求.图7 转速响应曲线最后在试车场进行路试，验证车辆是否达到预期要求的动力性和续使里程等指标.5 结束语根据增程式电动车的使用性能要求及特点，介绍了整车控制器及其控制策略的设计流程，设计了一种以单片机结合专用控制芯片的增程式电动车控制系统.整个控制系统实现了根据动力蓄电池SOC的数值自动控制增程器的开闭，将整车的控制和电机控制、增程器开闭控制进行了有效的结合，减少了单片机处理任务量和PCB 板元器件数量，是一种有效的电动车控制方案.参考文献［1］曹秉刚，张传伟，白志峰，等.电动汽车技术进展和发展趋势［J］.西安交通大学学报，2004，38（1）：1-5.［2］李玲.介于纯电动和混合动力之间增程式：新源客车的平衡点［J］.商用汽车新闻，2010，44（2）：55-58.［3］李斌花.纯电动汽车电机驱动系统控制策略研究［D］.长沙：湖南大学，2005.［4］ISHIDA A.A self-tuning automotive cruise control system using the time delay controller［C］∥SAE.Technical Paper，1992，920159.［5］HUANG Hong，CHANG Liuchen.An error-driven controller for electric vehicle propulsion systems［C］∥IEEE，CCECE，1997（6）：744-747. ［6］王俊敏，张云龙，袁大宏.汽车数字式巡航控制系统的研制［J］.汽车技术，2000（8）：4-7.［7］KIMURA A.Drive force control of a parallel-series hybrid system ［J］.JSAE Review，1999，20（3）：337-341.［8］JOHNSON V H.HEV control strategy for real-time optimization of fuel economy and emissions［C］∥SAE Paper，2000-01-1543，2000.［9］BAUMANN B M.Mechatronic design and control of hybrid electric vehicles［C］∥IEEE／ASME Transactions on Mechatronics，2000，5（1）：58-72.［10］牛继高，周苏.增程式电动汽车增程器开／关机时刻的优化［J］.汽车工程，2013，35（5）：418-423.［11］张华辉，齐铂金，庞静，等.动力锂离子电池荷电状态估计的建模与仿真［J］.哈尔滨工程大学学报，2009，30（6）：669-675.。

购买增程式的标准一、增程式电动汽车市场现状与所面对的问题随着2019年新能源汽车补贴退坡政策的落地同时明确了2020年以后补贴完全取消，国内市场开始了对增程式电动车的开发热潮，其中吉利商用车首先推出了增程式电动卡车，车和家则推出了增程式电动SUV。

于此同时，很多车企开始调研和规划增程式电动车的技术及控制策略，其中日产的增程式电动车e-Power的配置及控制策略对国内增程式电动车的动力系统配置产生了深刻的影响，引起广泛的讨论。

对于增程式电动车的配置方法，目前市场上存在两种主流策略：1）以日产的e-Power为代表的配置方案，要求动力电池的容量尽可能小以最大限度的降低电池成本，增程器的额定功率要求能够满足全部整车行驶工况的需求。

这种配置以省油为目标（混合动力车目标），因此对发动机的热效率要求非常高（>40%），常规的发动机技术无法实现。

2）以车和家的理想ONE为代表的配置方案，要求动力电池的容量能够满足150公里以上的纯电续驶里程，同时要求增程器的峰值功率能够满足最高车速的要求。

这种配置以零排放和不烧油为目标（纯电动车目标），消除了里程焦虑和充电焦虑。

增程式电动车的配置方案讨论影响到国家政策对于增程式电动车的定位，进而影响到增程式电动车的评价标准。

其中，e-Power 配置很容易定位在混合动力车领域（纯电里程为零），以节油率作为主要的评价标准；理想ONE的配置则很容易定位在电动车领域，以纯电里程和综合油耗作为主要的评价标准。

发改委在所发布的《汽车产业投资管理规定》中提到“纯电动汽车投资项目是指以电动机提供驱动动力的汽车投资项目，包括纯电动汽车、增程式电动汽车、燃料电池汽车等投资项目”。

另一方面，工信部关于增程式电动车的分类是插电式混合动力车领域（R>50公里），不区别以节油为目标和以零排放的目标两种不同的配置。

以零排放和不烧油为目标的增程式电动车配置更接近纯电动车的目标，但是成本要比以节油为目标的增程式电动车配置高，需要政策给予区别的支持。

增程器发电机常见故障及排除方法增程器发电机在我们生活中的作用越来越大，不论是电动车还是应急电源，它们都扮演着重要的角色。

不过，就像人也会生病一样，发电机偶尔也会出现一些小故障。

今天咱们就来聊聊这些常见的问题，怎么找出毛病，并且如何解决。

希望这些小技巧能帮到你，让你的发电机一如既往地稳定工作。

1. 发电机启动困难1.1 电池问题首先，发电机启动困难常常跟电池有关系。

电池没电了？那你就得找电池来“充电”了。

首先检查电池的电量，如果发现电池没电，那就赶紧给它充电。

如果电池老化了，那可能得换一个新电池了，别跟我赌气说“还可以用”，这事儿很可能会让你陷入尴尬的境地。

1.2 启动开关故障其次，启动开关也可能出现问题。

这个故障有点像是按了电视遥控器的开关却没反应的感觉。

检查一下启动开关的连接线，看有没有松动或者损坏的情况。

如果开关坏了，那只能换一个新开关了。

2. 发电机运转不平稳2.1 燃油问题发电机运转不平稳，有可能是燃油供应出了问题。

你可以检查一下油箱里是否还有油，油管是否堵塞。

如果油管里有空气泡泡，记得排气。

油质差也会影响运转，建议定期更换燃油，保持发电机“肚子”里的油干净。

2.2 机油问题机油也是个关键因素，机油不够或者脏了，发电机的运转也会受到影响。

定期检查机油的油位，看看是否需要加油或更换机油。

如果机油黑乎乎的，那肯定是需要换的了。

3. 发电机输出电压异常3.1 负载不平衡发电机的电压不稳定，可能是负载不平衡引起的。

想象一下，家里一会儿开空调，一会儿又用大功率电器，这样的负载变化大，会让发电机有点“受不了”。

尽量避免过度的负荷变化，保持负载的稳定性，发电机才会稳定输出电压。

3.2 调节器问题如果负载平衡没问题，那可能就是电压调节器出了毛病。

电压调节器就像是发电机的“调音师”，它负责保持输出电压的稳定。

如果它出现问题，那就需要找专业的维修人员来检查和修理了。

4. 发电机过热4.1 冷却系统问题发电机过热，那肯定是冷却系统出了问题。

2024年电动车增程器发电机市场分析现状引言电动车是一种环保、节能的交通工具，但由于电池容量的限制，其续航里程相对较低。

为了解决这个问题，市场上出现了一种新型设备——电动车增程器发电机。

本文将对电动车增程器发电机市场的现状进行分析。

1. 市场规模电动车市场的快速发展带动了电动车增程器发电机市场的增长。

根据市场调研数据，电动车增程器发电机市场自去年以来呈现稳步增长的趋势。

根据预测，未来几年内，电动车增程器发电机市场将进一步扩大。

2. 市场竞争目前，电动车增程器发电机市场主要由少数几家厂商垄断，其中包括A公司、B 公司和C公司。

这些公司凭借其强大的研发实力和市场优势，在市场上占据了主导地位。

此外，还有一些新进入市场的公司正在迅速发展，打破了市场的垄断格局。

3. 市场需求电动车增程器发电机满足了消费者对电动车续航里程的需求，提高了电动车的实用性和可靠性。

电动车增程器发电机的市场需求主要来自两个方面：一是车主对长途驾驶的需求，希望能够通过增程器发电机延长电动车的续航里程；二是一些特定行业对电动车的需求，如物流、快递等行业需要长时间工作的电动车。

4. 市场趋势随着科技的发展，电动车增程器发电机市场呈现出一些新的趋势。

首先，市场上出现了一些更加高效、轻便的增程器发电机，提供了更长的续航里程。

其次，基于新能源技术的不断创新，电动车增程器发电机越来越受到消费者的青睐。

此外，随着新能源政策的出台和环保意识的普及，电动车增程器发电机市场也将迎来更加广阔的发展空间。

5. 市场挑战电动车增程器发电机市场在快速发展的同时也面临一些挑战。

首先，相关技术的研发需要投入大量资金和人力，对于一些小型企业来说是一个困扰。

其次，市场竞争激烈，厂商需要不断创新和提升产品性能，以保持竞争优势。

6. 市场前景电动车增程器发电机市场的前景广阔。

随着电动车市场的不断壮大和使用人群的增加，电动车增程器发电机将成为市场的重要组成部分。

随着技术的进一步发展，电动车增程器发电机的性能将不断提升，市场需求也将不断增长。