插电式混合动力汽车驱动控制系统的开发

插电式混合动力汽车驱动控制系统的开发

加利福尼亚大学的EcoCAR3参赛队设计了一辆并联后置变速器的插电式混合动力汽车（PHEV），该车基于2016款雪佛兰科迈罗，通过对其改造实现在不影响消费者接受程度、汽车性能、汽车实用性和汽车安全性的前提下，减少汽车温室气体排放和能源消耗。对驱动系统进行了改造，包括采用一台2.4L Ecotec发动机替代原本发动机，并将发动机与一台功率100kW的电机并联连接，电机由一组容量为12.6kW· h的电池组驱动。针对改造后的驱动系统，开发与之相应的控制系统，是实现减少温室气体排放和能源消耗的关键。

与改造后的驱动系统相应的控制系统，其采用了dSPACE MicroAutoBox II 1401/1513作为控制系统的基础架构。该架构提供6个控制局域网连接通道和2个本地互连网络连接通道，用于实现对驱动系统各部件控制器的控制。制定控制系统控制策略时，主要目标是使发动机在最佳效率区和排放区工作。因而，所制定的控制策略为：①当汽车所需功率小于发动机最佳效率区最小功率时，则由电机提供所需功率；②当汽车所需功率处于发动机最佳效率区时，则由发动机提供所需功率；③当汽车所需功率大于发动机最佳效率区的最大功率时，则由发动机和电机共同提供所需功率，电机提供超出部分。

基于美国阿贡国家实验室开发的Autonomie软件，对所设计的控制系统性能进行验证。验证包括对汽车动力性能和能量消耗的验证。验证汽车动力性能采用的指标包括汽车百公里加速时间、百公里制动距离和是否能以100km/h速度通过6%的坡道。试验结果表明：①针对改造后驱动系统所开发的控制系统，其能够保证汽车动力性能；②在505循环工况、高速驾驶循环工况（HWFET）、美国城市驾驶循环工况（US06）和美国郊区驾驶循环工况（US06HWY）4种驾驶循环工况下，汽车百公里燃油消耗由原来的4.01L降为3.95L。

Ary Armando Alvarez et al. SAE 2016-01-2154.

编译：张振伟