雙電機多?；旌蟿恿偝蓸嬓蛥祪?yōu)化匹配

周康　權飛　柳建新　黃桂東

摘 要：本文研究一種適用于乘用車的雙電機多模混合動力總成系統(tǒng)。首先探究參數匹配方法，匹配動力總成系統(tǒng)的基本參數。其次建立CRUISE仿真平臺，仿真系統(tǒng)的動力性與NEDC循環(huán)工況。

關鍵詞：雙電機多模混合動力總成;參數匹配;CRUISE仿真平臺;動力性仿真

1 引言

隨著環(huán)境與能源問題日益突出，為了實現國家的可持續(xù)發(fā)展，開發(fā)新能源汽車成為汽車行業(yè)的重要課題。雙電機多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)，能實現發(fā)動機轉速與轉矩的雙解耦，使發(fā)動機始終工作在最佳經濟性區(qū)間，整車的燃油經濟性能和排放性能得到大幅提升。同時發(fā)動機與電機同時提供整車動力輸出，整車動力性佳。

2 整車基本參數與性能要求

2.1 整車基本參數

本文研究的雙電機多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)應用于乘用車，以國內某品牌的乘用車為原型車，參考調研同類型的車，確定整車的基本參數如下表1所示。

對雙電機多模混合動力系統(tǒng)的參數匹配，主要是應用汽車動力學以滿足汽車動力性為目的進行混合系統(tǒng)動力元件匹配，同時根據整車行駛工況，匹配最佳經濟性。故在進行混合動力系統(tǒng)參數匹配與設計之前，首先要確定整車的動力性能要求。

本文以國內某品牌的乘用車為原型車，參考國內外同類型車的動力性要求，提出雙電機多模混合動力系統(tǒng)乘用車動力性要求如下表2所示。

本文所研究的雙電機多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)簡圖如圖1所示。該系統(tǒng)由行星排變速箱、驅動電機、發(fā)電機、發(fā)動機和電池組成。

2.2 整車行駛工況分析與選擇。

汽車的行駛工況是指在特定的行駛環(huán)境中某一車型的車輛速度與時間的關系，是衡量整車經濟性能和排放性能的重要方法。由于我國的城市道路與歐洲相似，故采用歐洲的循環(huán)工況（NEDC）。該工況循環(huán)由4個市區(qū)循環(huán)和1個市郊循環(huán)組成，總的里程為11.022km，總的時間為19min40s。其工況曲線如圖2所示。

3 雙電機多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)參數匹配

雙電機多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的主要部件：行星排變速箱、驅動電機、發(fā)電機、發(fā)動機和電池組成。通過合適的參數匹配方法匹配合理的動力傳動部件，使整車擁有最佳的動力性和經濟性。參數匹配常用方法為約束匹配法，通過動力學理論與仿真模型，以給定動力性指標和行駛工況為目標。

系統(tǒng)參數匹配流程：首先，通過整車動力性指標和NEDC循環(huán)工況，計算整車峰值需求功率和額定需求功率;再通過整車額定需求功率確定發(fā)動機功率，通過發(fā)動機萬有特性曲線確定發(fā)動機工作曲線;再次，通過混合動力系統(tǒng)效率確定行星排特征參數;再次，通過發(fā)動機參數和行星排參數結合功率分流特性確定發(fā)電機參數，通過NEDC工況確定發(fā)電機效率MAP;再次，通過整車功率需求、發(fā)動機參數和發(fā)電機參數，結合功率分流特性確定驅動電機參數;再次，通過發(fā)電機參數和驅動電機參數，結合NEDC工況和行駛里程確定動力電池參數;最后，通過上述動力部件參數利用CRUISE建立整車仿真模型，確認最終的動力部件參數，直到滿足動力性指標與行駛工況。匹配流程如圖3所示。

匹配的雙電機多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)主要部件參數如表3所示：

4 CRUISE仿真分析

4.1 整車模型

為了驗證所選的雙電機多模混合動力系統(tǒng)主要部件的正確性，建立CRUISE仿真平臺。CRUISE支持全集成接口，內置大量的計算任務，可以方便有效的進行優(yōu)化計算。CRUISE提供圖形化的交互平臺，建模便捷，模型精度高。建立模型如下：

4.2 動力性與工況仿真驗證

4.2.1 加速性能

整車滿載情況下，滿油門加速曲線如圖5所示，由圖可知，0-50km/h的加速時間為6.3s， 50-100km/h的加速時間為13.8s。滿足加速性能要求。

4.2.2 爬坡及爬坡車速

整車滿載情況下，滿油門爬坡曲線如圖6所示，由圖可知，最大爬坡度為30%，對應的爬坡車速27km/h;12%坡度對應的車速60km/h;4%坡度對應的車速160km/h。

4.2.3 最高車速

整車滿載情況下，滿油門加速曲線如圖7所示，由圖可知，整車的最高車速為160km/h。

4.2.4 NEDC工況

在NEDC工況下，仿真整車的工況跟隨情況如圖8所示。從圖中可以看出，整車能滿足循環(huán)工況的功率需求。

5 結論

本文以國內某品牌乘用車為原型車，選用合適參數匹配方法，根據整車參數、動力性指標和NEDC工況，匹配了雙電機多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)主要部件參數;同時建立了CRUISE仿真平臺。仿真結果顯示，該系統(tǒng)滿足整車動力性指標要求和循環(huán)工況的功率需求，為雙電機多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的進一步開發(fā)奠定了基礎。

基金項目：新型高性價比乘用車混合動力總成開發(fā)與整車集成（2017YFB0103201）

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