电动汽车前向仿真研究

能源危机与环境污染给世界汽车工业的稳定发展带来了严峻挑战。电动汽车作为新能源汽车的代表,为未来汽车发展指明了方向。电动汽车仿真技术的研究与应用则缩短了电动汽车的开发周期,节省了科研经费。本文以国家“863”电动汽车重大专项“多能源动力总成能量管理仿真分析系统”子课题为依托,围绕与电动汽车前向仿真系统及课题相关的内容展开论述与研究。 在电动汽车理论研究阶段,为确定较优的整车布置结构、部件规格尺寸与能量管理方案,可通过建立相应整车数字化模型,并对其动力性、经济性及排放性进行仿真,从而对各种备选方案的优劣进行比较。 前向仿真与后向仿真作为两种最典型的电动汽车仿真结构,无论是在建模方式或是仿真运算上都各有优劣。本文通过理论结合实例的比较分析,指出了后向仿真适用于设计初期,指导整车部件及控制策略选型;而前向仿真则更适宜于设计后期,针对应用于实车的部件参数与控制策略的优化改进。 作为电动汽车仿真研究的基础平台,仿真软件的开发与应用起着重要作用。针对课题研究需要,课题组以前向结构为构架开发出一套混合动力电动汽车仿真软件系统HEVSim,该系统为实车控制策略设计及优化提供了良好环境。 前向仿真与后向仿真在部件构成方面的唯一区别在于有无驾驶员模型。驾驶员模型作为前向仿真中的起始部件,向整车控制器直接发出控制指令。本文对驾驶员模型的建模方式作了详细介绍,针对仿真需求车速与仿真所得车速之差需进行实时修正的问题,分别提出了采用常规PI控制器以及模糊控制器进行修正的方法,并在HEVSim中对所建立起的相应模型进行仿真,在实现仿真要求的前提下,模糊控制器对车速偏差的修正效果优于PI控制器。 针对课题所涉及的EQ7200HEV新型并联式混合动力电动轿车实车控制策略的开发,提出了基于需求转矩分配的控制方案。以发动机稳态下的燃油消耗率特性图为基础,根据驾驶员在车辆运行过程中的需求转矩,对驱动装置进行工作转矩实时分配;另外,对于此控制策略中的不足,提出采用模糊控制器替换部分原有门限逻辑判断,并利用遗传算法对相关控制变量的隶属函数进行优化。在前向仿真软件HEVSim中对所开发的控制策略进行建模与仿真,其控制效果符合设计要求,同时验证了前向仿真便于实车控制策略开发与优化的结论。