我們將結合中國汽研開展的一些車輛的測試評價,進行總結和歸納,尋找一些車載測試過程反映出來的能量管理策略應用。
一、兼顧駕駛風格的純電動汽車能量管理
通過對大量的國內(nèi)、國外純電動車型進行測試評價,中國汽研的研究團隊發(fā)現(xiàn)了純電動汽車的駕駛模式定義、駕駛風格設計、踏板控制特性三者之間存在較強的關聯(lián)關系。通常車輛會根據(jù)駕駛員的輸入(車速、踏板開度、踏板開度變化率等)確定駕駛意圖并進行駕駛模式選擇。車輛運行動力模式時根據(jù)駕駛意圖定義加速轉矩補償策略、運行經(jīng)濟模式時對驅動和制動轉矩進行尋優(yōu)處理、針對車輛動力部件特性進行附件功率管理以實現(xiàn)對車輛跛行狀態(tài)的能量管理。基于大量的測試數(shù)據(jù)分析可知,駕駛風格定義與踏板控制特性進行了結合,通過標定不同的踏板MAP,調整加速和制動兩個踏板的“軟、中性、硬”的駕駛感受,在滿足動力輸出和兼顧能量管理的前提下,賦予純電動汽車在經(jīng)濟學方面的效率特性、動力性方面的動力輸出、舒適性方面的駕乘感受的完美結合。
圖1、基于測試評價獲取的純電動汽車基于模式劃分的能量管理策略框架
二、多檔化電驅動系統(tǒng)對能量管理的貢獻
混合動力系統(tǒng)的能量管理變得較為復雜。發(fā)動機和電機系統(tǒng)兩個動力源的協(xié)調,不僅受限于行駛工況,更體現(xiàn)了能量管理策略的實車應用效果。我們知道,PHEV可以利用電網(wǎng)充入的電能實現(xiàn)純電行駛,當電能消耗后又可以利用發(fā)動機和電機兩個動力源協(xié)調工作,因而,我們發(fā)現(xiàn)“電能和合理利用、饋電狀態(tài)下發(fā)動機工作點的平滑控制”這兩個關鍵點,是影響混合動力系統(tǒng)(包括HEV和PHEV)能量管理策略應用效果和車輛實際能耗的主要因素。
圖2、傳統(tǒng)混合動力系統(tǒng)(功率分流與串并聯(lián))與P2構型多檔化電驅動系統(tǒng)的比較
通常的,對于傳統(tǒng)的混合動力系統(tǒng)而言,例如豐田的THS和本田的iMMD,在電池電能富余的情況下利用純電動模式行駛;當車輛饋電、電池功率受限、純電驅動效率降低時往往能夠切換至混合驅動模式,并且這兩種系統(tǒng)能夠充分利用兩個電機調節(jié)發(fā)動機的轉速和轉矩輸出控制,以實現(xiàn)發(fā)動機工作狀態(tài)與車輛功率需求的解耦,使發(fā)動機工作更為平滑、可控。通過對Sonata PHEV的測評我們發(fā)現(xiàn),相比功率分流和串并聯(lián)構型,通過多檔化電驅動系統(tǒng)的合理匹配和電機運行模式的優(yōu)化,Sonata PHEV仍然可以在工程上實現(xiàn)了匹配Prius PHEV和Accord PHEV的能耗表現(xiàn):利用6AT將電機工作范圍進行了擴容,使得車輛純電動行駛能力得到大大提升,在更多的行駛工況中均能夠實現(xiàn)純電動行駛。另外,通過P2系統(tǒng)電機發(fā)電和助力功能的優(yōu)化,使得車輛在饋電狀態(tài)下發(fā)動機能夠實現(xiàn)線性、平滑的工作點控制。
通過這個案例我們可以看出,電機高速化、高功率密度化帶來的趨勢需求,在P2構型上體現(xiàn)的并不十分迫切。車輛構型、參數(shù)匹配、控制策略的共同優(yōu)化,在節(jié)能目標達成方面的效果殊途同歸,這也為國內(nèi)進行P2構型插電式混合動力系統(tǒng)的開發(fā)提供了一個較好的參考案例。
三、基于協(xié)同信息的混合動力汽車能量管理——人車路智能協(xié)同