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轻度混合动力汽车动力电池匹配研究

郭晓建  
【摘要】: 汽车工业的发展推动了全球交通、经济等许多方面的巨大进步,但汽车数量的大量增加也加剧了能源危机和大气环境污染。电动汽车由于具有明显的节能和环保优势而成为各国汽车工业研究开发的热点,在当前技术条件下最有发展优势的当属混合动力汽车(HEV)。欧美和日本等发达国家已有不少混合动力车型推向市场,我国在这方面的研究也取得了一定的成果。 动力电池作为混合动力汽车(HEV)的重要元件,动力电池的匹配对整车动力性和经济性都有较大影响。动力电池的容量、比功率等参数选择越大,汽车储能能力就越强,纯电动行驶里程越大。但是参数选择越大,势必使得电池质量增大,而又影响了整车性能且大大增加了成本,因此动力电池匹配优化研究很有必要。 当前已有的HEV动力电池有多种类型,不同电池之间参数的变化范围很大。现在混合动力汽车设计中,动力电池匹配主要依靠已知的电机额定参数或是通过全局优化的数学方法计算以及专门的电动汽车软件仿真得到。这三种途径:一是只能大体估算;二是计算过于复杂;三是仿真的有效性依赖于数据的准确性和模型的可靠性,因此上述方法都不太实用。 本文在对动力电池化学原理和工作特性深入学习,对整车控制策略、道路循环工况、传动系参数和换档策略、动力系统配置和元件特性、动力元件的效率以及动力电池价格成本等动力电池匹配影响因素进行分析的基础上,提出了基于实际道路行驶工况的轻度混合动力汽车(MHV)动力电池匹配计算方法;以某型轿车改装ISG轻度混合动力汽车(发动机仍采用原车发动机,只加装ISG混合动力系统)为例,采用电力辅助型控制策略,选取ECE+EUDC工况和中国典型城市公交工况来模拟未来我国轻度混合动力汽车(MHV)的主要运行道路特征进行动力电池匹配参数计算,综合目前主要HEV动力电池性能指标及价格成本等因素匹配具体动力电池型号。 本文最后对混合动力汽车常用分析软件ADVISOR的原理和应用方法进行了介绍,在软件内置本田Insight轿车参数的基础上,修改M文件进行二次开发。对改装混合动力样车的燃油经济性和排放指标进行仿真分析并与匹配不同电容量动力电池时的仿真输出进行对比。结果显示改装样车的整车燃油经济性改善更为明显,废气排放指标也相对更低,表明样车动力电池匹配合理,匹配方法可行。


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