日本无码免费高清在线|成人日本在线观看高清|A级片免费视频操逼欧美|全裸美女搞黄色大片网站|免费成人a片视频|久久无码福利成人激情久久|国产视频一二国产在线v|av女主播在线观看|五月激情影音先锋|亚洲一区天堂av

  • 手機站
  • 小程序

    汽車測試網(wǎng)

  • 公眾號

    • 汽車測試網(wǎng)

    • 在線課堂

    • 電車測試

48V微混動力系統(tǒng)功能分析及仿真研究

2021-03-02 23:33:15·  來源：Battery Insight view  作者：battery 風(fēng)清揚  
　
1引言當前，為應(yīng)對能源危機和環(huán)境問題，各國油耗法規(guī)日趨嚴格，混合動力汽車在節(jié)能和環(huán)保方面的優(yōu)勢已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注。強混和中混的混合動力汽車由于增
1引言

當前，為應(yīng)對能源危機和環(huán)境問題，各國油耗法規(guī)日趨嚴格，混合動力汽車在節(jié)能和環(huán)保方面的優(yōu)勢已經(jīng)越來越引起人們的關(guān)注。強混和中混的混合動力汽車由于增加了電機動力源，雖然能較大程度降低油耗和排放，但其成本相對傳統(tǒng)車增加較多。48V系統(tǒng)作為一種有效的節(jié)能技術(shù)，不僅能有效降低油耗和減少CO2排放，且因其成本相對較低而受到了各界的關(guān)注。同時，采用48V系統(tǒng)使得車輛可以承載功率更高的電氣系統(tǒng)，帶來了汽車市場的改變和增量。國內(nèi)外已經(jīng)有一些汽車產(chǎn)商推出了量產(chǎn)的48V車型，比如奔馳C260L、奧迪A6L、長安逸動和吉利博瑞，這些車型均有搭載48V系統(tǒng)的配置供消費者選購。

為了使某款車型在開發(fā)制造初期更好地匹配48V系統(tǒng)，有必要使用仿真軟件對預(yù)搭載48V系統(tǒng)的汽車進行動力性和經(jīng)濟性仿真研究，以起到先期預(yù)測的作用。本文針對48V系統(tǒng)進行了構(gòu)型方案及功能分析，基于改造的某款48V微混汽車建立了整車及各部件系統(tǒng)的模型，對整車的動力性及油耗經(jīng)濟性進行仿真，并與其傳統(tǒng)原型車輛進行對比分析。結(jié)果表明，車輛搭載48V系統(tǒng)后不僅動力性有所提升，燃油經(jīng)濟性也有了較大改善。

2 48V動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

2.1 48V系統(tǒng)構(gòu)型方案
在進行混合動力系統(tǒng)構(gòu)型方案的選擇時，綜合考慮零部件成本、開發(fā)周期及技術(shù)難度等方面，選用48V系統(tǒng)能同時兼顧節(jié)油效率及終端車型價格，是一種有效的折中技術(shù)路線方案，同時在行業(yè)上，48V系統(tǒng)關(guān)鍵零部件的配套能力已具有一定的基礎(chǔ)。采用主流的BSG電機方案，在系統(tǒng)成本、傳統(tǒng)總成通用性和整車可搭載性等方面優(yōu)勢較明顯，并能與傳統(tǒng)車型共平臺開發(fā)。
48V動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、變速箱、BSG（Belt-driven Starter/Generator）啟動/發(fā)電一體化電機、動力電池組、12V蓄電池、傳統(tǒng)起動機、DC/DC(Direct Cur?rent to Direct Current converter)直流轉(zhuǎn)換器以及相應(yīng)的控制器等組成，動力系統(tǒng)構(gòu)型方案如下圖1所示。
本文所述搭載48V系統(tǒng)車輛是在傳統(tǒng)車基礎(chǔ)上進行的微混合動力化改造，其功能樣車外觀如圖2所示。為了實現(xiàn)混合動力汽車特有的一些功能，在傳統(tǒng)車基礎(chǔ)上增加了BSG電機和動力電池組。通過BSG電機的輔助，在保證整車動力性能的前提下，可優(yōu)化發(fā)動機的工作區(qū)域，同時在滑行和制動階段，48V系統(tǒng)能有效進行能量回收，將機械能轉(zhuǎn)化為電能儲存到動力電池中。通過48V系統(tǒng)特有的功能來降低油耗與排放，實現(xiàn)整車節(jié)能減排的目標。
2.2 48V系統(tǒng)電氣拓撲
48V系統(tǒng)的電氣架構(gòu)配置一部分是沿用傳統(tǒng)車的12V電氣網(wǎng)絡(luò)，另一部分是增加了48V電氣網(wǎng)絡(luò)。48V系統(tǒng)的電氣拓撲結(jié)構(gòu)如下圖3所示，其中BSG電機總成內(nèi)部主要包括電機本體、逆變器及MCU控制器，在電氣上需要連接48V電池的正負極。48V電池總成內(nèi)部主要由鋰離子電池單體、電池管理系統(tǒng)BMS及相關(guān)電氣附件組成，48V電池總成在電氣上需要引出正負極供外部用電裝置使用。DC/DC總成的主要功能是進行48V電池與12V電池之間的電壓轉(zhuǎn)換，在電氣上需要連接48V電池的正負極以及12V電池的正負極。
48V系統(tǒng)中BSG電機及動力電池的設(shè)計需要滿足相應(yīng)的電壓等級定義，具體描述如下。
（1）觸電保護：當電壓大于60V時，需要進行高壓觸電保護。
（2）過壓保護：當電壓范圍為54V～58V時，需進行過壓保護，且應(yīng)有存儲記錄以備檢查。
（3）功能限制的高電壓范圍：當電壓范圍為52V～54V時，48V系統(tǒng)部分功能受限。
（4）正常電壓范圍：當電壓范圍為52V～54V時，48V系統(tǒng)可實現(xiàn)全部功能。
（5）功能限制的低電壓范圍：當電壓范圍為24V～36V時，屬于暫時允許的可恢復(fù)電壓。
（6）低電壓范圍：當電壓范圍為20V～24V時，需進行欠壓保護，且應(yīng)有存儲記錄以備檢查。
（7）低壓保護：當電壓低于20V時，需要進行低壓電氣保護。

3 48V動力系統(tǒng)功能分析

3.1 48V系統(tǒng)模式分析
相對于傳統(tǒng)車，搭載48V系統(tǒng)的車輛兼具動力性和經(jīng)濟性的優(yōu)勢，可實現(xiàn)特有的混合動力功能，系統(tǒng)運行模式主要包括智能起停模式、發(fā)動機怠速模式、怠速充電模式、發(fā)動機驅(qū)動模式、聯(lián)合驅(qū)動模式、行駛充電模式、能量回收等，以下分別對各模式的功能進行描述。
（1）智能停機模式：在車輛行駛過程中，駕駛員踩制動踏板使車輛靜止，動力系統(tǒng)滿足停機條件后，控制發(fā)動機熄火。
（2）智能起機模式：車輛處于靜止狀態(tài)，動力系統(tǒng)滿足起機條件后，由BSG電機拉動發(fā)動機運轉(zhuǎn)到目標轉(zhuǎn)速，控制發(fā)動機噴油點火啟動。
（3）發(fā)動機怠速模式：車輛從靜止狀態(tài)到發(fā)動機啟動后，電池SOC足夠多，不需要對電池進行充電，只需要控制發(fā)動機進入怠速模式。
（4）怠速充電模式：車輛處于靜止狀態(tài)，若發(fā)動機停機條件未滿足，電池SOC不夠，則控制發(fā)動機進入怠速發(fā)電模式，發(fā)動機維持在怠速點，電機處于發(fā)電。
（5）發(fā)動機直驅(qū)模式：車輛處于行駛狀態(tài)，變速桿位于D或R擋，電池SOC處于正常范圍，此時發(fā)動機單獨驅(qū)動效率較高，則控制發(fā)動機直接進行單獨驅(qū)動。
（6）聯(lián)合驅(qū)動模式：車輛處于行駛狀態(tài)，變速桿位于D或R擋，駕駛員有較大的加速需求，電池SOC高于某一值，電機可進行助力，則控制動力系統(tǒng)進入聯(lián)合驅(qū)動，整車驅(qū)動行駛的動力源為發(fā)動機和電機。
（7）行車充電模式：車輛處于行駛狀態(tài)，變速桿位于D或R擋，電池SOC過低，則控制車輛進入行車充電，整車驅(qū)動行駛的動力源為發(fā)動機，電機處于發(fā)電狀態(tài)。
（8）能量回收模式：在車輛滑行或制動的過程中，變速桿位于D或R擋，控制電機進行動力系統(tǒng)能量回收。
在不同的48V系統(tǒng)運行模式下，各總成部件的狀態(tài)是不同的，對各模式下的總成工作狀態(tài)進行了分析，如表1所示。
3.2車輛駕駛模式分析
在本文所述的匹配48V系統(tǒng)的功能樣車上設(shè)計了3種駕駛模式，包括正常模式（Normalmode）、經(jīng)濟模式（ECOmode）、運動模式（Sportmode）。正常模式的功能設(shè)計是兼顧車輛的經(jīng)濟性和動力性，且電機系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和電附件的使用功率均不受限。經(jīng)濟模式的功能設(shè)計主要為實現(xiàn)車輛最佳的經(jīng)濟性，且空調(diào)系統(tǒng)處于節(jié)能模式，座椅加熱功能均關(guān)閉。運動模式的功能設(shè)計主要為實現(xiàn)車輛最佳的動力性，部分用電器件的功率會做一些調(diào)整，整車要以較大的動力扭矩輸出為主。用戶可以根據(jù)實際道路及駕駛工況選擇合適的模式。3種駕駛模式的對比分析如表2所示。
3.3混動能量流及駕駛模式顯示
為進一步增加人機界面交互，基于48V汽車不同的混合動力系統(tǒng)模式及車輛駕駛模式，可以設(shè)計出不同的儀表顯示方案，以提高用戶的駕乘體驗。在48V動力系統(tǒng)運行過程中，整車控制器HCU（Hybrid Con?trol Unit）在實現(xiàn)相應(yīng)的控制策略模型之后，把混動模式能量流顯示和駕駛模式顯示信號發(fā)給組合儀表IC（Instrument Cluster），然后IC進行對應(yīng)的模式信息顯示。CAN總線上網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間信號的收發(fā)形式如圖4所示，具體的網(wǎng)絡(luò)信號設(shè)計見表3。
當IC收到HCU發(fā)送的混動能量流信號時，根據(jù)信號中的Value值顯示某一種系統(tǒng)模式的能量流，比如在聯(lián)合驅(qū)動模式下，IC應(yīng)能顯示出發(fā)動機運行、電機輸出扭矩及電池放電的能量流狀態(tài)。當IC收到HCU發(fā)送的駕駛模式信號時，根據(jù)信號中的Value值顯示某一種駕駛模式，比如E、N或S。模式顯示設(shè)計有利于駕駛員更直觀地了解到當前動力系統(tǒng)的運行狀態(tài)。

4基于CRUISE建模與仿真

在CRUISE仿真軟件中，進行48V動力系統(tǒng)各部件模型的建立，基于上述功能分析完成控制策略建模，包括行駛控制模式、發(fā)動機起停、換擋控制以及扭矩分配等策略模塊，并利用仿真軟件對整車的動力性和經(jīng)濟性進行計算。建立的48V動力系統(tǒng)仿真模型如圖5所示。該48V微混汽車整車相關(guān)參數(shù)見表4，各動力總成部件參數(shù)見表5。
根據(jù)48V微混整車及動力系統(tǒng)各部件參數(shù)在CRUISE軟件中進行模型搭建，并采用NEDC典型循環(huán)工況進行整車經(jīng)濟性仿真計算。NEDC工況譜如下圖6所示，具體工況的數(shù)據(jù)統(tǒng)計可以參見國家標準GB/T18386—2017。
NEDC試驗循環(huán)工況由4個市區(qū)循環(huán)（UDC）和1個市郊循環(huán)（EUDC）工況組成，試驗距離為11.022km，時間為1180s。市區(qū)循環(huán)用于模擬傳統(tǒng)的城市道路工況，每1個市區(qū)循環(huán)工況都包括了加速、減速、勻速和怠速4種工況，4個市區(qū)循環(huán)工況持續(xù)時間為780s，理論行駛距離為4.067km。市郊循環(huán)工況用于模擬市郊道路工況，持續(xù)時間為400s，理論行駛距離為6.956km，最高車速為120km/h。
基于CRUISE軟件進行仿真計算，動力系統(tǒng)性能仿真結(jié)果對比如表6所示，相對于傳統(tǒng)型車，匹配48V動力系統(tǒng)的車型具有明顯的動力性提升和燃料經(jīng)濟性改善效果。如圖7及圖8所示，對于NEDC工況下的節(jié)油率，該款48V系統(tǒng)汽車相對傳統(tǒng)車型百公里油耗可降低約12%，百公里加速時間可減少約1s。另外，因48V動力系統(tǒng)采用BSG作為啟動/發(fā)電一體化電機，在車輛起動時利用BSG電機拉動發(fā)動機，能夠大大提高平順性，縮短起動時間，如圖9所示，在0.3~0.5s時間內(nèi)通過BSG電機可以將發(fā)動機轉(zhuǎn)速快速拉升至怠速區(qū)，控制發(fā)動機噴油點火，實現(xiàn)發(fā)動機起機。同時能較大程度地降低車輛起動時的振動噪聲水平，使得車輛舒適性得到進一步提升。

5結(jié)論

作為未來汽車節(jié)能減排的混合動力技術(shù)，48V微混系統(tǒng)是一種能夠有效折中節(jié)油率和經(jīng)濟成本的混合動力系統(tǒng)方案。48V系統(tǒng)可實現(xiàn)發(fā)動機有效起停，優(yōu)化發(fā)動機效率區(qū)域，具有電機助力和制動能量回收等功能，可降低整車油耗及CO2排放，提升車輛的NVH性能，是一種比較有前景的微混合動力系統(tǒng)方案。
本文通過介紹48V微混動力系統(tǒng)的構(gòu)型方案，分析了48V微混汽車的系統(tǒng)功能和駕駛模式等控制策略，基于CRUISE軟件，在一輛改裝后的48V微混系統(tǒng)功能樣車上進行了仿真計算分析，結(jié)果表明，匹配48V系統(tǒng)的汽車在動力性和經(jīng)濟性方面更具優(yōu)勢。在樣車設(shè)計開發(fā)階段，利用仿真軟件進行計算研究，具有一定的借鑒和參考意義。
文章來源：中國第一汽車股份有限公司新能源開發(fā)院
分享到：
 
反對 0 舉報 0 收藏 0 評論 0
滬ICP備11026917號-25