增程式电动车用发动机控制参数优化

段俊法 张宇

摘 要：本文利用ADVISOR软件对某款汽车的性能参数进行研究，为研究整车发动机的使用性能，对功率跟随控制策略的主要参数变化进行分析，对SOC的上下限值、发动机的输出功率和发动机瞬时功率变化速度参数优化，得到一组控制参数使整车100km油耗与排放性能达到较为理想的状态，为后续研究增程式电动汽车动力性能及经济性能提供参考。

关键词：ADVISOR；增程式电动汽车；发动机；控制策略

中图分类号：U469.72+2 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）20-0111-03

Optimization of Control Parameters of Atkinson Engine for

Incremental Electric Vehicle

DUAN Junfa ZHANG Yu

（North China University of Water Resources and Electric Power，Zhengzhou Henan 450045）

Abstract： In this paper， ADVISOR software was used to study the performance parameters of a car. In order to study the performance of the vehicle engine， the main parameters of the power following control strategy were analyzed. The upper and lower limits of the SOC， the output power of the engine and the speed parameters of the instantaneous power of the engine were optimized， and a set of control parameters were obtained. The fuel consumption and emission performance of the 100km could reach an ideal state， so as to provide reference for subsequent research on the dynamic performance and economic performance of the extended electric vehicle.

Keywords： ADVISOR； extended range electric vehicle；engine；control strategy

1 概述

增程式電动汽车作为传统燃油车向纯电动汽车过渡的产物，与传统燃油汽车的高能耗、高污染等性能相比，其可以采用内燃机与动力电池两个动力源驱动车辆行驶，内燃机与发电机组成增程器，输出功率由发电机形成电能输出到驱动电机，用以整车工作使用，不直接参与整车的驱动。在内燃机机选择方面，可以使用低排放小功率的内燃机与动力电池共同作为整车动力源[1]。增程式电动汽车不仅具有传统燃油车的高效性、强动力性，而且具有纯电动汽车零排放、低噪声等优点[2]。对增程式电动汽车内燃机控制策略的研究是匹配整车动力性能的重要一步[3]。汽车部件较多，能用来表示车辆性能的参数也很多，且均对整车动力性能及经济性能有一定的影响。

本文利用ADVISOR软件将某款汽车改装成增程式电动汽车，并对使用的阿特金森发动机的功率和控制参数进行优化研究，分析各个参数变化对整车动力性能和经济性能的影响，使得在不影响整车动力性的基础上，保证整车燃油的经济经济性。

2 参数匹配及控制参数优化

增程式电动汽车动力性能需要满足车辆行驶功率的需求，动力性能的评定是通过最高车速、最大爬坡度和加速时间来实现的。增程式电动汽车性能受到整车参数及动力部件性能的影响，因此对整车参数进行匹配对提高增程式电动汽车整车性能至关重要。本文对某款汽车进行改装，改装后的整车尺寸与原车尺寸一致，保留原车的传动系统，改用动力电池、驱动电机和增程器进行驱动整车的运行。在满足整车动力性能的前提下，根据整车动力总成的特点，对整车零部件参数进行匹配。

2.1 原车基本参数及控制策略参数

原车基本参数如表1所示。

对整车参数安装设定的匹配要求得出各个部件的具体参数，选定各部件的型号，进行控制参数的优化。本文所用功率跟随控制策略参数及变量包括图1和表2。

本文在NEDC工况下对动力电池的SOC上下限值（cs_hi_soc与cs_lo_soc）、发动机的输出功率（cs_min_pwr与cs_max_pwr）、发动机瞬时功率变化速度（cs_max_pwr_rise_rate与cs_min_pwr_fall_rate）进行优化研究。

2.2 SOC的优化

对cs_hi_soc取0.5～1，cs_lo_soc取0.1～0.49进行分析，对不同参数组合仿真，其排放和油耗如图2所示。

由图可知，整体的变化趋势是一致的，随着cs_hi_soc与cs_lo_soc的降低，排放和油耗减少，整车的性能效果越好。综合考虑，cs_hi_soc=0.65，cs_lo_soc=0.35。

2.3 cs_min_pwr和cs_max_pwr的优化

对cs_min_pwr取21.5～43.0kW，cs_max_pwr取0～21.5kW进行分析，对不同参数组合仿真，其排放和油耗如图3所示。

由图可知，cs_min_pw=20kW即0.47*cs_pwr，cs_max_pwr=35kW即0.81*cs_pwr时各项性能最优。

2.4 cs_max_pwr_rise_rate与cs_min_pwr_fall_rate优化

发动机瞬时功率变化速度影响发动机的效率和排放，对cs_max_pwr_rise_rate与cs_min_pwr_fall_rate取值范围分别为-10 000W/s～0和0～10 000W/s。发动机瞬时功率变化速度优化见图4。

由图可知，cs_max_pwr_rise_rate=2 000W/s与cs_min_pwr_fall_rate=-4 000W/s时各项性能最优。

3 结论

通过对功率跟随控制策略参数的优化，cs_hi_soc=0.65、cs_lo_soc=0.35；cs_min_pw=20kW、cs_max_pwr=35kW；cs_max_pwr_rise_rate=2 000W/s、cs_min_pwr_fall_rate=-4 000W/s时，整车的100km油耗与排放性能达到较为理想的状态。本文对控制参数的优化为整车的性能研究提供了基础。

参考文献：

[1]宋珂，章桐.增程式纯电驱动汽车动力系统研究[J].汽车技术，2011（7）：14-19.

[2]焦磊.增程式电动汽车动力总成参数匹配及控制策略研究[D].西安：长安大学，2013.

[3]王神保，张戟.增程式电动汽车[J].汽车工程师，2012（12）：48-50.