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七天假期【思想】并沒有閑著。有網(wǎng)友小伙伴想看增程式汽車動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性仿真，今天它來了?，F(xiàn)如今的混合動(dòng)力汽車在動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型上已經(jīng)五花八門。增程式混合動(dòng)力也叫做串聯(lián)，是其中比較容易實(shí)現(xiàn)的一種。混合動(dòng)力裝置通過電功率與整車需求功率耦合。整車行駛時(shí)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，消耗動(dòng)力電池中的電能；增程器中的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)ISG電機(jī)發(fā)電，為動(dòng)力電池充電。這樣一來發(fā)動(dòng)機(jī)就不會(huì)直接參與整車驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與車速?zèng)]有了直接聯(lián)系。那就意味著可以更加靈活的安排控制發(fā)動(dòng)機(jī)。

新能源動(dòng)力經(jīng)濟(jì)性仿真的工具有很多，如AMESim、Advisor、CRUISE M等，這些仿真軟件的介紹和對(duì)比可以看下【思想】之前的文章《部分仿真軟件對(duì)比介紹》。

圖中是一個(gè)增程式混合動(dòng)力構(gòu)型的CRUISE仿真模型，我們可以把他的動(dòng)力系統(tǒng)分為兩部分來理解。紅色驅(qū)動(dòng)部分與【思想】之前介紹的純電動(dòng)仿真模型一致，直接通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)過減速器與車輪機(jī)械連接，而藍(lán)色部分就是增程器部分，ISG電機(jī)負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)的啟停及發(fā)電。

仿真用控制策略可以直接借用高級(jí)純電動(dòng)的架構(gòu)，這個(gè)控制策略的架構(gòu)在【思想】之前的文章中也介紹過，如果有落下內(nèi)容的朋友趕緊回去看看《AVL-CRUISE純電動(dòng)仿真策略提高教程》。

上圖是在【Modes】模塊中具體模式分類，左邊保留純電動(dòng)下驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)能量回收的模式。右邊增加了增程器（APU）的控制策略，具體有如下幾個(gè)策略：

ApuStart/發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)

該模式下由ISG消耗電能將發(fā)動(dòng)機(jī)拉到工作轉(zhuǎn)速區(qū)，該過程中發(fā)動(dòng)機(jī)不噴油也不對(duì)外輸出扭矩。仿真模型中的發(fā)動(dòng)機(jī)模塊的Switch設(shè)置為0；

ApuStop/發(fā)動(dòng)機(jī)停止

該模式下由ISG電機(jī)提供反向扭矩，迅速把發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減低到0，該過程中發(fā)動(dòng)機(jī)也不工作。仿真模型中的發(fā)動(dòng)機(jī)模塊的Switch設(shè)置為0；

發(fā)動(dòng)機(jī)單點(diǎn)控制

該模式是最簡(jiǎn)單粗暴的控制邏輯，使用PID算法限定發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，再通過ISG電機(jī)設(shè)定發(fā)電扭矩，以此控制發(fā)動(dòng)機(jī)定點(diǎn)工作。

從仿真的結(jié)果上看，這個(gè)點(diǎn)一般都會(huì)設(shè)置在燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)內(nèi)。但是實(shí)際的情況還要根據(jù)NVH等其他整車性能進(jìn)行標(biāo)定。AVL-CRUISE自帶例子Range_Extender的Ver001就是單點(diǎn)控制的邏輯.

實(shí)際車輛上只需要把發(fā)動(dòng)機(jī)切換到轉(zhuǎn)速控制模式，通過向發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)送需求轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)。具體的PID控制算法由ECU負(fù)責(zé)。

發(fā)動(dòng)機(jī)多點(diǎn)控制

該模式的原理與上一個(gè)模式的原理是一樣的，為了避免【機(jī)械能-電能】的冗余轉(zhuǎn)換，并且延長(zhǎng)電池壽命。標(biāo)定工程師根據(jù)不同的整車需求功率選定了個(gè)不同的發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)。

例如上圖是一款阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，有非常寬大的經(jīng)濟(jì)區(qū)，可供選擇的工作點(diǎn)非常多。

在該模式中需要有一個(gè)Stateflow作為狀態(tài)機(jī)，結(jié)合SOC、需求功率、是否開空調(diào)等邏輯進(jìn)行判斷，編寫不同工作點(diǎn)的切換邏輯。

功率跟隨算法

這里的功率跟隨的對(duì)象可以是SOC，也可以的是整車需求功率。由于功率=扭矩*轉(zhuǎn)速/9500，需要標(biāo)定一條發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)燃油工作線。該部分內(nèi)容請(qǐng)大家關(guān)注【思想】之前的文章《混合動(dòng)力節(jié)油的秘密-發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性》。增程器的發(fā)電功率與整車的需求功率進(jìn)行耦合，這里的整車需求功率包括驅(qū)動(dòng)的需求功率與電附件的功率。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的響應(yīng)時(shí)間大于電機(jī)，所以通常這個(gè)模式用于穩(wěn)態(tài)工況，例如高速巡航。

在仿真的結(jié)果的工況圖中就能看到發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)沿著最優(yōu)燃油曲線移動(dòng)，那AVL-CRUISE自帶的增程式例子中的第二個(gè)版本就是功率跟隨的算法。

除了發(fā)動(dòng)機(jī)啟?？刂频膬蓚€(gè)模式外，發(fā)動(dòng)機(jī)單點(diǎn)工作/發(fā)動(dòng)機(jī)多點(diǎn)工作/功率跟隨算法，這三個(gè)控制模式是工程師運(yùn)用最多的。

通常項(xiàng)目會(huì)用到其中的一個(gè)或者多個(gè)曾程器控制算法，通過狀態(tài)機(jī)Stateflow在這幾個(gè)模式之間進(jìn)行切換。

如果是高校的網(wǎng)友，可能還會(huì)接觸到Fuzzy（模糊控制）這類的智能算法。這部分內(nèi)容其實(shí)在實(shí)際工程很少應(yīng)用，如果想了解這部分內(nèi)容的網(wǎng)友可以留言告訴我，可以另外寫一篇關(guān)于模糊控制的專題。

由于增程式混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)模式依然只有電機(jī)參與，所以動(dòng)力匹配的計(jì)算方式與純電動(dòng)基本一致。但每個(gè)項(xiàng)目的需求不同，所選的增程器功率有差別，增程器功率會(huì)影響車輛的續(xù)航里程。例如在高速工況中，增程器的需求功率較高，如果增程式功率比需求功率小，這樣電池中的電量就會(huì)一直消耗，直到SOC過低整車限功率，SOC回到允許范圍后再恢復(fù)電機(jī)的輸出功率，這點(diǎn)問題是匹配計(jì)算中需要考慮的問題。

【思想】最近在規(guī)劃AVL-CRUISE M軟件的視頻教程，預(yù)計(jì)年底或明年初能與各位網(wǎng)友。