浅谈增程式电动汽车动力系统控制策略优化

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　　摘 要：近年来由于中国的经济社会不断的发展，我国的运输业、机动车生产业也都得到了迅猛的发展，基础的机动车不仅需要原料进行生产，还要耗费一定的石油等资源为行驶里程而转化能量，但是传统油耗既浪费资源又损害环境，进而人们开始研究电动供能汽车，想要找到续航时间长、使用寿命高又与汽车配件吻合可以行驶较多里程的电池制造材料进行结构设计，本文通过对当今增程式电动汽车动力系统的分析研究找出了对其系统控制优化的策略，以帮助实现其优化目标。
　　关键词：增程式;电动汽车;控制策略优化
　　一、增程式电动汽车概念及其发展状况
　　（一）理论概念
　　增程式电动汽车主要包含的种类有汽车、摩托车、自行车，这种类型的车辆有电源充电和电池供电两种蓄电方式，这种车型在电量充足时完全由电力供应动车动能，当电池蓄电量低于某一设定标准值时，汽车发动机会自行启动，一方面为汽车的行驶运行提供所需动力。另一方面还会以动能形式为电池进行蓄电，来为动车行驶进行增程，当然如果电池经充电后上升到这一标准值以上后发动机会自动停止工作，继续由电池放电供应动车运行。由于普通电动汽车在电池蓄电量不足情况下就会失去动力来源导致车辆无法继续行驶，因此这种车辆系统又称“增程式”。
　　（二）发展状况
　　目前来看，由于全球環境污染和传统动车的尾气排放污染，越来越多的国家开始号召改用无污染排放汽车，而且传统柴油式发电汽车耗用的柴油属于不可再生能源，在这种情况下新能源汽车开始越来越多的在全球流行，而在这其中增程式电动汽车毫无疑问是最节省能源又环保的汽车工具。我国自2001年以来就开始致力于发展电动汽车行业，加之经历了两个五年计划，我国目前的电动汽车行业已经广泛的打开了市场。
　　二、增程式电动汽车设计结构及控制策略
　　由于我国当前投入使用的增程式电动汽车种类繁多，而且每种类型的结构都略有不同，因此本文在这里选取了公众较为熟悉的增程式电动城市公交车作为代表性车辆进行了研究分析。下文详细的介绍了这类公交车设计的原理、系统相关的参数设置以及系统的控制策略等一系列数据情况。
　　（一）增程式电动公交车设计原理
　　基于上文中已经介绍的增程式电动汽车的工作原理，我们可以知道想要满足工作原理的设置就必须要保证以下几点：
　　（1）由于当电池电量储备低于规定的某一标准值时汽车会改为由发动机工作，这就要求不论公交车行驶在何种路况之中发动机的运行功率都要始终保持稳定并且达到最优效率，否则当面临陡峭道路时很有可能因为发动机的功率不稳或不足而导致车辆熄火或无法正常行驶，会给乘客和驾驶员造成极大的不便，严重情况下还可能危及生命;
　　（2）由于增程式电动汽车的主要供能硬件是电池，因此发动机部分组件在车身中应尽量保持耗能少效率高且节省物理空间;
　　（3）由于增程式电动公交车的电池要将电能转化为动能带动车身及其中的乘客行驶距离，据Ek=1/2（mv2）可知，供给的动能一定，物体的质量越小速度就越快，同理当公交车匀速行驶时，其质量越小，耗费的动能就越小，消耗的电能就越少，有限的电池电量就可以支持增程式电动公交车行驶时间更长，工作效率也就有所提升，而我们在日常的工作中无法控制公交车载客数量的多少，因此只有尽可能的减少公交车本身的质量，就越能提升汽车效率，因此我们要尽量保证公交车所配置的系列配件的质量都尽可能的轻便以满足我们的质量要求。
　　（二）增程式电动公交车系统相关参数设置
　　1.公交车整体数据参数设置
　　对于公交车来说，从早班车发车到晚间末班车结束的一天时间里，每一辆公交车都要连续无间断的进行工作，因此我们首先要确定增程式电动公交车平均每天的行驶路程、速度、平均承重、空气阻力、摩擦阻力等因素，以此来估计一个保守的动能需要量，进而计算需要使用的电能，来进一步设计电池组件及发动机的相关硬件配置。
　　2.公交车发动机与电池组件参数设置
　　基于上文的分析，我们已经可以得出具体研究对象处的一辆公交车一天工作大约需要的电能和发电机的功率数据，下一步我们要做的事就是设计发动机及电池组件的相应参数以最终满足需要最大功率和储蓄电量，与此同时组件中的电机类型选择也很重要，不同类型的电机功率密度、占地大小、成本价格、使用寿命等等都不尽相同，因此我们要结合不同的车型和使用目的来从不同类型的电机中进行选择;同时蓄电池的材料也是我们需要考虑的因素之一，不同类型电池材料与电机类似，他们在价格、寿命、质量、放电情况等方面也不相同，仍旧需要综合考虑具体分析。
　　3.增程式电动公交车系统控制策略
　　一辆能达到良好工作要求的增程式电动公交车仅有硬件的数据指标达标是远远不够的，每个组件组成的系统之间必须密切配合、相互作用、合理分工，这样才能最大程度上实现工作的效率化，这就要求驾驶员对器械的控制要与汽车的引擎等内部组件高度契合有无延迟反映，此外发动机系统与电池系统、操作系统等都要高度配合，例如当司机行驶在上坡路程中，汽车功率调节系统要自动增大相应的功率以保持汽车平稳匀速上坡，同理下坡也要匀速向下不能过快，这就要求各个系统之间灵敏配合，因此我们就需要设置一系列的系统参数来保持各个组件与系统之间密切配合。
　　三、增程式动力系统控制策略的优化
　　经由上文的分析我们可以知道，增程式电动公交车动力系统控制策略的设计要依赖于许多组件的参数设置，本文通过对当今增程式电动公交车运行系统机制的分析得出，优化系统控制的一个角度是维持车内恒温器温度值，以此降低车内能量损耗。当公交车在电量不足情况下的行驶过程中熄火又启动时，发动机就会不停地启动又停止，这一过程中会有部分的动能转化为热能，因此在这种情况之下，如果我们能够将车内恒温器设定在某一温度值上，即便这样的情况出现，恒温器的温度设定也会使得大多数即将转换为热能的动能继续转化为电能，这在很大程度上减少了系统能量的损失。为了具体计算出车内恒温器需设置的控温相关参数，在这里参考了李理（2014）在其文献中提到并且使用过的NSGA-Ⅱ算法，这种算法是针对NSGA算法的改进版本，在原算法的快速的非支配排序、种群中个体多样性的保留、主体部分的循环等方面都进行了相应的改进。
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