電動(dòng)汽車的能量管理與回收系統(tǒng)(編輯修改稿)
2025-02-02 23:28 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 UTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學(xué)院 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng) ? ? 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量管理策略基本屬于基于轉(zhuǎn)矩的控制。目前主要有以下 4類： ?(1) 靜態(tài)邏輯門限策略。該策略通過(guò)設(shè)置車速、動(dòng)力電池 SOC上下限、發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)矩等一組門限參數(shù)，限定動(dòng)力系統(tǒng)各部件的工作區(qū)域，并根據(jù)車輛實(shí)時(shí)參數(shù)及預(yù)先設(shè)定的規(guī)則調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，以提高車輛整體性能。 ?(2) 瞬時(shí)優(yōu)化能量管理策略。瞬時(shí)優(yōu)化策略一般是采用“等效燃油消耗最少”法或“功率損失最小”法，二者原理類似。其中“等效燃油消耗最少”法將電機(jī)的等效油耗與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際油耗之和定義為名義油耗，將電機(jī)的能量消耗轉(zhuǎn)換為等效的發(fā)動(dòng)機(jī)油耗，得到一張類似于發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖的電機(jī)等效油耗圖。 第 16 頁(yè) 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學(xué)院 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng) ? (3) 全局最優(yōu)能量管理策略 。 全局最優(yōu)能量管理策略是應(yīng)用最優(yōu)化方法和最優(yōu)控制理論開發(fā)出來(lái)的混合動(dòng)力系統(tǒng)能量分配策略 ， 目前主要有基于多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法的能量管理策略 、 基于古典變分法的能量管理策略和基于 Bellman動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論的能量管理策略三種 。 ? (4) 模糊能量管理策略 。 該策略基于模糊控制方法來(lái)決策混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作模式和功率分配 ， 將 “ 專家 ” 的知識(shí)以規(guī)則的形式輸入模糊控制器中 ， 模糊控制器將車速 、 電池 SOC、 需求功率 /轉(zhuǎn)矩等輸入量模糊化 ， 基于設(shè)定的控制規(guī)則來(lái)完成決策 ， 以實(shí)現(xiàn)對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的合理控制 ， 從而提高車輛整體性能 。 基于模糊邏輯策略可以表達(dá)難以精確定量表達(dá)的規(guī)則；可以方便地實(shí)現(xiàn)不同影響因素 (功率需求 、 SOC等 )的折中；魯棒性好 。 但是模糊控制器的建立主要依靠經(jīng)驗(yàn) ， 無(wú)法獲得全局最優(yōu) 。 第 17 頁(yè) 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學(xué)院 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng) ? ?混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車由于其特有的傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如采用行星齒輪傳動(dòng)，除了采用瞬時(shí)優(yōu)化能量管理策略、全局優(yōu)化能量管理策略和模糊能量管理策略 (與并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車能量管理策略原理類似 )以外，還有一些特有的能量管理策略： ?(1) 發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作點(diǎn)策略。由于采用了行星齒輪機(jī)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以獨(dú)立于車速變化，這樣使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最優(yōu)工作點(diǎn)，提供恒定的轉(zhuǎn)矩輸出，而剩余的轉(zhuǎn)矩則由電動(dòng)機(jī)提供。這樣電動(dòng)機(jī)來(lái)負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)部分，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)帶來(lái)的損失，而且與發(fā)動(dòng)機(jī)相比，電動(dòng)機(jī)的控制也更為靈敏，易于實(shí)現(xiàn)。 ?(2) 發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線策略。發(fā)動(dòng)機(jī)工作在萬(wàn)有特性圖中最佳油耗線上，只有當(dāng)發(fā)電機(jī)電流需求超出電池的接受能力或者當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流需求超出電動(dòng)機(jī)或電池的允許限制時(shí)，才調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)。 第 18 頁(yè) 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學(xué)院 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng) ? ?(1) 純電動(dòng)模式。發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，車輛僅由蓄電池組供電、驅(qū)動(dòng)。 ?(2) 純發(fā)動(dòng)機(jī)模式。車輛牽引功率僅來(lái)源發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)組，而蓄電池組既不供電也不從驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中吸收任何功率，電設(shè)備組用作從發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪的電傳動(dòng)系。 ?(3) 混合模式。牽引功率由發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)組和蓄電池組共同提供。 ?(4) 發(fā)動(dòng)機(jī)牽引和蓄電池充電模式。發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)組供給向蓄電池組充電和驅(qū)動(dòng)車輛所需的功率。 ?(5) 再生制動(dòng)模式。發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)組關(guān)閉，牽引電機(jī)產(chǎn)生的電功率用于向蓄電池組充電。 ?(6) 蓄電池組充電模式。牽引電動(dòng)機(jī)不接受功率，發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)組向蓄電池組充電。 ?(7) 混合式蓄電池充電模式。發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī)組和運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)下的牽引電動(dòng)機(jī)共同向蓄電池組充電。 第 19 頁(yè) 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學(xué)院 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng) ? ?并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要蘊(yùn)含以下工作模式： ?(1) 純電動(dòng)模式。當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車處于起步、低速等輕載工況且動(dòng)力電池的電量充足時(shí)，若以發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，則發(fā)動(dòng)機(jī)燃油效率較低，并且排放性能很差。因此，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，由動(dòng)力電池提供能量并以電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。但當(dāng)動(dòng)力電池的電量較低時(shí)，為保護(hù)電池，應(yīng)當(dāng)切換到行車充電模式。 ?(2) 純發(fā)動(dòng)機(jī)模式。在車輛高速行駛等中等負(fù)荷時(shí)，車輛克服路面阻力運(yùn)行所需的動(dòng)力較小，一般情況下主要由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可工作于高效區(qū)域，燃油效率較高。 ?(3) 混合驅(qū)動(dòng)模式。在加速或爬坡等大負(fù)荷情況下，當(dāng)車輛行駛所需的動(dòng)力超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍或高效區(qū)時(shí)，由電機(jī)提供輔助動(dòng)力同發(fā)動(dòng)機(jī)一同驅(qū)動(dòng)車輛。若此時(shí)動(dòng)力電池的剩余電量較低，則轉(zhuǎn)換到純發(fā)動(dòng)機(jī)模式。 第 20 頁(yè) 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學(xué)院 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng) ?(4) 行車充電模式。在車輛正常行駛等中低負(fù)荷時(shí)，若動(dòng)力電池的剩余電量較低，發(fā)動(dòng)機(jī)除了要提供驅(qū)動(dòng)車輛所需的動(dòng)力外，還要提供額外的功率通過(guò)電機(jī)發(fā)電以轉(zhuǎn)換成電能給動(dòng)力電池充電。 ?(5) 再生制動(dòng)模式。當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車減速 /制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不工作，電機(jī)盡可能多地回收再生制動(dòng)能量，剩余部分由機(jī)械制動(dòng)器消耗。 ?(6) 怠速 /停車模式。在怠速 /停車模式中，通常關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)，但當(dāng)動(dòng)力電池剩余電量較低時(shí)，需要開啟發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)工作于高效區(qū)并拖動(dòng)電機(jī)為動(dòng)力電池充電。 第 21 頁(yè) 規(guī)格嚴(yán)格 功夫到家 （威海） HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY SCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING 汽車工程學(xué)院 電動(dòng)汽車再生制動(dòng)能量回收系統(tǒng) ?再生制動(dòng)是指
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