汽车|48VP2混动系统匹配设计及仿真验证( 二 )
2.2.1电机参数匹配设计
1）纯电最高车速
最大需求功率可表示为：
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结合表2中WLTC低速工况整车需求功率和需求扭矩可知 ， 确定电机的额定功率为20kW、额定扭矩为150Nm时 ， 可满足WLTC低速工况90%工况点功率扭矩需求 。 同时 ， 由于P2混动取消了发动机怠速 ， 发动机在转速小于怠速转速时不启动 ， 因此希望电机恒扭转速区间覆盖发动机怠速转速 ， 20kW/150Nm电机恒扭转速区间为0~1273r/min ， 发动机怠速转速800r/min ， 满足要求 。
5）制动能量回收
图3中需求功率及需求扭矩负值为电机的制动需求功率和需求扭矩 ， 可以发现 ， 电机作为发电机的额定转矩Tgen=-150Nm ， 额定功率Pgen=-20kW可以满足WLTC工况90%制动工况点需求 。
由于48V电机额定扭矩一般限制在100Nm以内 ， 推荐电机偏置布置 ， 若链传动速比i=3 ， 则确定电机参数为：额定功率20kW、额定扭矩50Nm 。 WLTC工况发动机最高转速为6000r/min ， 则确定电机最高转速18000r/min 。
根据上述各工况计算得到48V-ISG永磁同步电机各项参数 ， 具体参数如表3所示 。
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2.3电池参数匹配设计
1）电池的额定功率逆变器及电机存在功率损失 ， 为保证电机输出额定功率 ， 电池放电功率需满足：
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3 P2混动匹配仿真分析
3.1整车仿真模型
根据动力学原理建立P2混动整车动力学模型 ， 如图4所示 。 模型包括机械部分和控制部分 。 其中机械部分有发动机及电机模型、电池等效电路模型、传动系统模型、整车模型等子系统；控制部分有驾驶员模型、混动能量管理、换挡控制等3个模块 。 控制部分根据驾驶员模型的油门、制动信号 ， 以及机械部分的反馈等作出决策 ， 输出发动机和电机需求扭矩、离合器C0接合/分离状态请求、变速器需求挡位及机械制动扭矩等控制参数 。
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混动控制系统的核心是能量管理 ， 完成发动机及电机扭矩分配决策 。 根据电机介入情况把P2混动驱动工作状态划分为：纯电模式（EV）、行车充电（LMP）、发动机单独驱动（Engine）及电机助力（eBoost）、制动能量回收（Regen－erativeBrake）、机械制动等6种工作模式 。 具体的模式切换如图5所示 。 根据整车需求扭矩、转速及电池电量建立模式切换判定模型 ， 对于具体的模式 ， 搭建不同的扭矩分配模型 。
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为了维持电池电量平衡 ， 需要根据电池电量对模式切换行进了修正 。 行车过程中发动机启动是能量管理策略的难点 ， 当以下3个条件之一满足时 ， 启动发动机：①电池电量过低；②整车需求扭矩超过电机峰值扭矩；③车速及整车需求扭矩超过设定值 。
3.2动力性经济性仿真分析
以表1给定的发动机、变速器及整车参数、表3和表4选定的电机电池参数进行仿真分析 ， 得到的动力性经济性指标如表5所示 。
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从表5中仿真分析结果可以发现：在动力性方面 ， 相同配置的燃油车型与48VP2混动车型动力性相差不大 ， 主要原因为变速器限扭250Nm ， 电机与发动机外特性扭矩之和超过了变速器限扭但仍然只能输出250Nm合扭矩 ， 限制了混动车型动力性能发挥 。 在40-80km/h超车加速性能指标上 ， P2混动稍差与燃油车 ， 原因在于：在车速为40km/h时 ， P2混动处于纯电模式 ， 急踩油门需要启动发动机 ， 启动发动机过程大约为1.2s ， 在启动发动机过程中 ， 电机输出扭矩小于燃油车中发动机的输出扭矩 ， 造成40-80km/h加速时间指标上P2混动车型大于燃油车 ， 对于其他超车加速度指标 ， 由于P2混动电机与发动机输出合扭矩等于变速器限扭 ， 与燃油车发动机单独输出扭矩大致相等 ， 因此 ， 加速时间大致相同 。
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