基于EcoCAR3 的插电式混合动力汽车建模与仿真

基于EcoCAR3 的插电式混合动力汽车建模与仿真

美国韦恩州立大学在参加EcoCAR3竞赛时，对一辆2016款雪佛兰科迈罗进行了重新设计，将其改造为前置变速器的插电式混合动力汽车（PHEV）。重新进行了建模、仿真和控制系统开发。建模时，发动机模型需要能反映出燃油消耗、转矩和排放，电池组模型需要能反映出荷电状态、电流和温度，电机模型需要能反映出有效转矩、功率损耗和温度，离合器模型需要能反映出转速、转矩和转动惯量，变速器模型需要能反映出换挡策略和转矩比。仿真时，将建立的相应模型在两个仿真平台上进行集成。两个仿真平台分别是美国阿贡国家试 验 室 开 发 的 Autonomie和Matlab/Simulink 仿 真 软 件 。 Autonomie仿真平台用于确定所构建整车模型在重新设计后的燃油经济性，Matlab/Simulink仿真平台用于重新设计时进行部件选择和调整整车布置结构。在控制系统开发中，将汽车运行模式分为电荷耗尽模式和电荷维持模式两种，并针对不同运行模式开发相应的控制系统。控制系统中的子控制系统包括发动机控制系统、能源管理控制系统、热管理系统、电机控制系统、离合器控制系统和变速器控制系统。

重新设计后的前置变速器PHEV采用美国通用2.4L LEA发动机，功率136kW，并采用E85（85%乙醇和15%汽油）燃料。电机采用德国博世峰值功率为71kW的感应异步电机。电池组采用德国博世容量10.7kWh的电池组。相关控制系统基于德国博世INVCON 2.3电子电力模块进行改造。

通过对该结构的硬件在环仿真表明，重新设计后的PHEV在纯电动模式下的续驶里程为42km，0～100km/h加速时间为5.9s，能量消耗为310Wh/km。与重新设计前相比，该车性能改善了8%，能量消耗降低了15%。

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

编译：张振伟