電子仿真系統(tǒng)在新能源汽車教學(xué)中的應(yīng)用研究

邱學(xué)軍

摘要：在一定程度上因?yàn)閭鹘y(tǒng)能源短缺和環(huán)境污染問(wèn)題的加重，新能源汽車的發(fā)展正在受到國(guó)家的重視，其中電動(dòng)汽車因?yàn)槠渥陨砟芰康霓D(zhuǎn)換效率是相對(duì)較高的，運(yùn)行過(guò)程中排放質(zhì)量好等多種優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)前的一個(gè)發(fā)展熱點(diǎn)。充分將計(jì)算機(jī)中的電子仿真系統(tǒng)和技術(shù)應(yīng)用在新能源汽車教學(xué)過(guò)程中，是能夠在研發(fā)初期為新能源汽車的設(shè)計(jì)提供參考，并且在后期對(duì)新能源汽車的動(dòng)力性能和控制等進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的優(yōu)化?；诖耍疚闹饕轻槍?duì)電子仿真系統(tǒng)在新能源汽車實(shí)際教學(xué)過(guò)程中的應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)探討，予以有關(guān)單位參考與借鑒。

關(guān)鍵詞：電子仿真系統(tǒng);新能源;汽車教學(xué);應(yīng)用研究

前言：

現(xiàn)目前新能源汽車代表了全球汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向，最近幾年來(lái)，世界各國(guó)與汽車生產(chǎn)廠家投入大量的資金對(duì)新能源汽車的研究和分析進(jìn)行研發(fā)。我國(guó)從戰(zhàn)略上進(jìn)行考慮，投入大量的資金對(duì)新能源汽車的研發(fā)進(jìn)行分析研究，從而來(lái)改變我國(guó)石油能源緊缺的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)當(dāng)前汽車尾氣污染的減小，改善我國(guó)大中城市的空氣質(zhì)量等問(wèn)題。筆者在本文中主要是從建立電動(dòng)汽車仿真模型，并以此為基礎(chǔ)來(lái)增強(qiáng)汽車的控制板塊和對(duì)增程式電動(dòng)汽車的控制對(duì)策進(jìn)行仿真和研究，希望教師能夠?qū)⑵鋺?yīng)用在教學(xué)過(guò)程中，這樣能夠起到提高教學(xué)的整體質(zhì)量。

1、動(dòng)汽車仿真模型的建立與增程式電動(dòng)汽車性能分析

1.1 電動(dòng)汽車仿真模型的建立

電動(dòng)汽車的仿真模型是可以在ADVISOR原來(lái)的純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)之上去進(jìn)行了再次的開(kāi)發(fā)。下圖一當(dāng)中是開(kāi)發(fā)的純電動(dòng)汽車總成仿真模型示意圖。在一定程度上模型主要包含了整車模塊、道路工況模塊以及汽車變速箱模塊和蓄電池模塊、車輪模塊和最后的整車控制模塊以及電機(jī)和控制器模塊。對(duì)于其他類型的電動(dòng)汽車，是能夠根據(jù)增加相對(duì)應(yīng)的仿真模塊的，這樣能夠更貼近實(shí)際。

因?yàn)楫?dāng)前電動(dòng)汽車的發(fā)展還是受到了電池技術(shù)和充電設(shè)備的限制，其自身在續(xù)航里程和充電不便利等方面是存在較大的問(wèn)題，為了能夠讓電動(dòng)汽車達(dá)到消費(fèi)者的需求，所以相關(guān)研究人員需要通過(guò)去增加電池容量來(lái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。所以，電動(dòng)汽車電池容量的增加是會(huì)直接導(dǎo)致電池所占有的重量和體積，并且還會(huì)嚴(yán)重影響到電動(dòng)汽車的制造成本。增程式電動(dòng)車不是像并聯(lián)式混合電動(dòng)汽車一樣具有兩套機(jī)械連接動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，增程器不能直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車車輪，而是通過(guò)提供電能，給予電機(jī)和蓄電池供電來(lái)提高汽車行駛里程等特點(diǎn)。

1.2 增程式電動(dòng)汽車運(yùn)行模式

在一定程度上增程式電動(dòng)汽車蓄電池通常是可以滿足消費(fèi)者的短途形式，在流逝千米以內(nèi)是不需要去開(kāi)啟增程器的，在這個(gè)時(shí)候汽車是以電動(dòng)汽車的模式來(lái)運(yùn)行的;在當(dāng)用戶要想進(jìn)行長(zhǎng)距離行駛時(shí)，汽車的內(nèi)部控制系統(tǒng)是需要進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的增程器開(kāi)啟，并增加車輛在持續(xù)行駛過(guò)程中的行駛里程數(shù)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)形式增程式電動(dòng)汽車的實(shí)際運(yùn)行模式包含了下面兩種模式;第一種是純電動(dòng)運(yùn)行模式;這種模式對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，每天所行駛的里程數(shù)相對(duì)較短，在實(shí)際運(yùn)行期間，汽車蓄電池通常都是要高于設(shè)定值的，增程式電動(dòng)汽車相對(duì)于純電動(dòng)汽車，如下圖三所示;在某種程度上蓄電池給電機(jī)所提供的電能，去驅(qū)動(dòng)汽車就進(jìn)行行駛，這個(gè)時(shí)候哦發(fā)電組成和發(fā)動(dòng)機(jī)增程器模塊不是向外進(jìn)行能量輸出的，是處于關(guān)閉狀態(tài)的。第二種就是增程運(yùn)行模式;該模式是在汽車蓄電池預(yù)定值較低時(shí)，整個(gè)車輛的控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)所提供的電能是能夠提供給汽車所需要的動(dòng)力的，從而進(jìn)入到增程的運(yùn)行模式中，如下圖三所示，發(fā)電機(jī)的電能和蓄電池供電并聯(lián)，是能夠放慢X蓄電池SOC的速度，并增加行駛里程數(shù)。

1.3 動(dòng)力性能仿真

在一定程度上，為了能夠了解設(shè)計(jì)的增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能，主要選取了我國(guó)比較常用的汽車標(biāo)準(zhǔn)道路的實(shí)驗(yàn)工況ECE+EUDC進(jìn)行實(shí)際仿真，在進(jìn)行仿真過(guò)程中的工況所包含了加速、減速、均速、和勻速等多個(gè)不同車速和負(fù)荷所構(gòu)成的城市道路工況循環(huán)，與城郊高速公路道路工況，對(duì)新能源汽車的動(dòng)力性進(jìn)行全面比較，從中測(cè)試動(dòng)力性能仿真項(xiàng)目包含了下面幾部分，爬坡性能動(dòng)力性仿真和加速性能仿真以及最高車速仿真等項(xiàng)目?jī)?nèi)容。

2、系統(tǒng)的仿真建模

2.1 發(fā)電系統(tǒng)模塊

充分考慮到汽車的發(fā)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)是比較復(fù)雜的，其自身的特性還沒(méi)有完全得到掌握。所以，在建模之前，對(duì)于某些部件進(jìn)行臺(tái)架的實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)其自身的在試驗(yàn)臺(tái)架上的測(cè)試結(jié)果，去的得到相對(duì)應(yīng)的曲線圖，在建模過(guò)程中，基于MAP的圖來(lái)建立仿真的模型;這樣做一方面能夠用實(shí)驗(yàn)的具體數(shù)據(jù)來(lái)形成MAP圖形作為具有數(shù)據(jù)支撐的仿真模型，從而提高其可信度;另一個(gè)方面是因?yàn)椴捎肕AP圖形來(lái)代替比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)描述，這樣也是能去降低模型建模的具體復(fù)雜程度。，在發(fā)電系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)層面，為了能夠起到簡(jiǎn)化模型的作用和利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)建立數(shù)據(jù)表的作用，也是一種數(shù)據(jù)模型的表現(xiàn)形式。

2.2 整車控制器模塊

在一定程度上整車控制器的模塊中控制策略主要是根據(jù)汽車的車速去計(jì)算車輛的總功率需求的，并根據(jù)所得到的動(dòng)力電池SOC數(shù)值來(lái)判斷整車所處在的驅(qū)動(dòng)模式下，這對(duì)于實(shí)際應(yīng)用在不同的工作模式當(dāng)中，根據(jù)實(shí)際需求功率向動(dòng)力源頭的控制器模塊所發(fā)出的動(dòng)力源轉(zhuǎn)速要求，對(duì)整車的工作模式包含了下面兩種;第一種是聯(lián)合驅(qū)動(dòng)模式;在汽車加速條件下，通過(guò)動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)與電池的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，能夠讓發(fā)動(dòng)機(jī)處于較高的轉(zhuǎn)速，讓其提高汽車燃油的經(jīng)濟(jì)性;第二是純電動(dòng)模式;該模式是在功率較低情況下所進(jìn)行的，比如在啟動(dòng)循環(huán)工況時(shí)，電池的SOC數(shù)值，然而純電動(dòng)模式的應(yīng)用是避免發(fā)動(dòng)機(jī)在低功率區(qū)域所運(yùn)行的。

結(jié)語(yǔ)：

總而言之，筆者主要是以新能源汽車的動(dòng)力和電子仿真系統(tǒng)的模型應(yīng)用作為研究對(duì)象，并通過(guò)相關(guān)研究和實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)得出了相對(duì)應(yīng)的結(jié)論。在應(yīng)用仿真模型對(duì)新能源汽車工況下進(jìn)行仿真，其仿真的數(shù)據(jù)結(jié)果也是超乎預(yù)期，這樣能夠進(jìn)一步的提高整車控制，優(yōu)化性能，為仿真系統(tǒng)在新能源汽車中的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

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（作者單位：淮南市職業(yè)教育中心）