基于EcoCAR3 的插電式混合動力汽車建模與仿真

美國韋恩州立大學在參加EcoCAR3競賽時，對一輛2016款雪佛蘭科邁羅進行了重新設計，將其改造為前置變速器的插電式混合動力汽車（PHEV）。重新進行了建模、仿真和控制系統(tǒng)開發(fā)。建模時，發(fā)動機模型需要能反映出燃油消耗、轉矩和排放，電池組模型需要能反映出荷電狀態(tài)、電流和溫度，電機模型需要能反映出有效轉矩、功率損耗和溫度，離合器模型需要能反映出轉速、轉矩和轉動慣量，變速器模型需要能反映出換擋策略和轉矩比。仿真時，將建立的相應模型在兩個仿真平臺上進行集成。兩個仿真平臺分別是美國阿貢國家試 驗 室 開 發(fā) 的 Autonomie和Matlab/Simulink 仿 真 軟 件 。 Autonomie仿真平臺用于確定所構建整車模型在重新設計后的燃油經(jīng)濟性，Matlab/Simulink仿真平臺用于重新設計時進行部件選擇和調整整車布置結構。在控制系統(tǒng)開發(fā)中，將汽車運行模式分為電荷耗盡模式和電荷維持模式兩種，并針對不同運行模式開發(fā)相應的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)中的子控制系統(tǒng)包括發(fā)動機控制系統(tǒng)、能源管理控制系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)、離合器控制系統(tǒng)和變速器控制系統(tǒng)。

重新設計后的前置變速器PHEV采用美國通用2.4L LEA發(fā)動機，功率136kW，并采用E85（85%乙醇和15%汽油）燃料。電機采用德國博世峰值功率為71kW的感應異步電機。電池組采用德國博世容量10.7kWh的電池組。相關控制系統(tǒng)基于德國博世INVCON 2.3電子電力模塊進行改造。

通過對該結構的硬件在環(huán)仿真表明，重新設計后的PHEV在純電動模式下的續(xù)駛里程為42km，0～100km/h加速時間為5.9s，能量消耗為310Wh/km。與重新設計前相比，該車性能改善了8%，能量消耗降低了15%。

Miriam Di Russo et al. SAE 2016-01-1256.

編譯：張振偉