增程器的案例
電動車增程器NVH問題及開發策略
1
引言
增程式純電動一直被視為是傳統燃油到純電動過渡階段的一種解決方案，尤其是理想ONE在市場上的成功表現，讓主機廠看到了增程純電動的市場空間，增程純電動項目越來越多的被啟動起來，隨之而來的增程器噪聲和振動問題，也成為了主機廠在開發增程純電動過程中必須面對的一個挑戰。
2
增程器在整車上的NVH風險
增程器通常在電池電量較低的時候啟動，工作時主要存在如下的三個NVH風險：
低電量充電車內聲音與振動大
低電量充電車內聲品質差
發動機高轉速運行車內噪聲與振動大
雖然同樣是由發動機工作，但是增程器不再是車輛能量的唯一提供來源，功率輸出不取決于行駛阻力及汽車功能附件的需求，而取決于整車對增程器的功率需求，增程器工作時，配合電池可實現發動機功率輸出的削峰填谷，可在大部分工作狀態下追求極致的燃油經濟性，下圖所示為某增程器的萬有特性曲線：
增程器工作點
為了所求極致的燃油經濟性，滿足整車對增程器功率需求的工作點通常會在綠色線附近選擇，從曲線可以看出，增程器工作時，低功率輸出對應低轉速高扭矩，而高功率對應高轉速中扭矩的思路才能實現較好的燃油經濟性。
展開 增程式電機控制器高效熱分析與研究
0引言
國外關于增程式驅動系統的研究開始比較早。寶馬、日產和通用關于增程式混動方案研究
較早，尤其是通用汽車已有相關增程式車型在市面上批量銷售。國內車廠如長安、吉利、廣汽等，雖然也都在針對增程式混動方案進行研究，但是到現在市面上還沒有批量的車型在銷售;互聯網汽車公司理想ONE車型將增程式混動方案推向市場，給國內增程式方案的發展帶來新希望，并最終獲得大眾的喜愛。
但是，增程式電機直接與發動機曲軸集成連接，發動機本身產生的高溫也會傳遞給電機系統，使其工作環境非常惡劣，嚴重時甚至導致電機控制器溫升過高損壞或者故障，因此開發增程式電機系統的關鍵便是有效的熱管理設計。
本文正是針對一款增程式電機控制器的散熱需求，設計了增程式電機控制器及其高效的雙面水冷散熱器，并介紹了該增程控制器整體結構和其散熱器冷卻結構。
為了進一步研究其散熱器冷卻效果，分別對該增程式電機控制器的功率模塊和薄膜電容進行了熱仿真研究和臺架溫升測試，通過對比分析可知，本文的增程式電機控制器散熱器冷卻結構具有良好的散熱效果，能夠滿足在發動機周圍長時間工作的需求，對于同類型增程式控制器的結構設計具有一定的參考價值和借鑒意義。
1總體設計
1.1控制器結構設計
圖1(a)為本文設計的增程式二合一發電機系統結構，電機控制器位于電機右上方，電機由定子和轉子組成，電機機殼法蘭面與發動機外殼法蘭安裝面連接固定，電機轉子通過轉子輪轂與發動機曲軸法蘭盤連接，實現整個增程式電驅動系統與發動機的集成。
圖1(b)為本文設計的增程式電機控制器。
展開 安亭60家企業復工；極氪漲價2萬；寶沃破產；騰勢推MPV；OTA升級加強管控；馬自達推轉子增程器
06
馬自達確認今年將推出MX-30插電混動版，采用轉子增程器
新車迷 經過多年的傳聞，馬自達證實，其著名的轉子發動機將重返美國市場，但是其不是作為獨立發動機，而是作為MX-30插電混合動力系統的一部分。發動機不會直接為車輛動力，而是用作增程器。什么？傳說中的轉子發動機復出，盡量只是作為一個增程器裝置？這是不是有點開玩笑，其實早在2020年就有傳聞稱馬自達將把轉子發動機作為增程器。自從MX-30純電動車在2019年東京車展上首次亮相以來，關于這款轉子發動機將重返市場的傳言就一直在流傳，期間，馬自達也證實了這一消息，但隨后又暫停了這款發動機的上市。據《Automotive News》報道，這款發動機原本計劃在2019年上半年上市，但該品牌決定推出一款插電混合動力汽車。2012年，由于RX-8銷量差，轉子發動機裝置退出了市場，現在這款發動機將作為增程器的一部分回歸，轉子發動機的傳奇將不再延續。
07
工信部出臺監管標準 汽車OTA升級告別野蠻生長
鞭牛士 4月23日消息，近日，工信部裝備工業發展中心發布通知，將車企對OTA行為從源頭到升級后進行全流程監督管理。隨著近年來智能汽車熱銷，OTA升級所存在的潛在風險也逐漸暴露，其中，2021年就曝出多家車企在未告知車主的情況下，通過OTA升級對已售車輛進行“鎖電”的行為，損害了不少車主的權益。
展開 增程式電動汽車動力系統及懸置解耦設計
增程式電動汽車動力系統及懸置解耦設計
無論是對于傳統燃油車輛還是純電動汽車、增程式電動車，動力總成都是其最重要的振動噪聲激勵源。為對其振動噪聲進行隔離設計，獲得整車更好的NVH性能，懸置系統及動力總成的設計匹配和解耦都非常重要，為其設計重點和難點。
1. 增程器-電驅動分開布置下的解耦設計
考慮到增程式電動汽車動力系統激勵源的復雜度較高，僅從動力總成激勵源及響應特性的角度出發，推薦增程器（發動機+發電機）系統與驅動系統（電機+減速器+傳動軸）分開布置。其缺點為需要占用更多布置空間，需要設計兩套懸置減振系統，有可能需要付出更多的零部件重量、成本等；其優點為大大降低了動力系統整體設計匹配難度，易于獲得更好的NVH性能，實現整車質量分布的均勻性等。
增程器-電驅動分開布置后，電驅動系統懸置解耦設計可根據純電動車動力總成激勵源特點進行匹配開發。而對于增程器的懸置匹配和解耦設計，主要考慮增程器本身主要工作工況點與動力總成剛體模態的避頻，可根據傳統燃油車懸置設計理論進行匹配開發。
圖1 增程器-電驅動分開布置
2. 一體化增程器-電驅動系統的解耦設計
考慮到布置空間、重量、成本等因素，增程式電動車動力系統采用了較多一體化設計，即發動機+發電機+驅動電機+減速器+控制器一體化設計為一個動力系統，進行整體布置設計和優化，并共用一套懸置系統。其缺點為集成度高帶來激勵頻率復雜，設計難度高，不易獲得較好的NVH性能。
圖2 一體化增程器-電驅動系統集成舉例
由于動力總成激勵的復雜性，懸置系統的設計及解耦非常重要，對增程式電動車整車NVH性能影響很大。
展開 
混合動力汽車動力系統概述（上)
一、增程式混合動力系統原理
增程式混合動力汽車是在純電動車的基礎上，增加一臺增程器
增程式混合動力由發動機、發電機和驅電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯 方式組成動力單元系統。增程式混合動力系統主要運行模式：純電驅動、串聯增程。
PN：發動機輸出功率；PO：增程器輸出的電功率; PI：車輛驅動電機需求功率；PB：電池組充放電功率，設充電為正，放電為負；系統根據PI的需求，控制發動機的扭矩（N）及轉速（n）PI=PO+PB;當負載PI=0時，增程器輸出全部向電池組充電；當負載需求PI＜PO時，增程器提供驅動器電源的同時，向電池組充電；當負載需求PI＞PO時，電池組放電（-PB），滿足PI的需求；
提高系統效率
提高發電機組的效率：
發電機與發動機的優化匹配，發電機高效區與發動機高效區的重合；控制發動機始終工作在低燃油消耗率區內；發揮發電機通過逆變器能快速穩定工況的特點，保證發動機始終工作為最佳點火 角；發電功率與驅動功率需求的跟隨：在油模式下，電池的主要作用是平衡電量（削 峰填谷），電池的充電-放電循環，將損耗7-10%（0.96*0.96），盡量減少電池的 充放電；電機驅動系統的效率：提高電機及驅動器的效率；動力系統的匹配優化，采用兩 擋變速箱；
該增程器由一款直列三缸汽油機、ISG發電機、發電機控制器、以及集成增程器控制功能
的ECU組成。最大功率可達40Kw，可基本滿足純電動輕型客車、物流車增程式電動汽車的需求。
展開 基于阿特金森循環的增程式電動車能量控制策略
圖1 傳統發動機配氣圖解
圖2 阿特金森發動機配氣圖解
2.E-REV動力系統及工作模式
增程式電動汽車的驅動模式可以分為純電動模式、增程模式純電動模式下驅動電機獨立驅動車輛行駛，發動機不起動，由動力電池提供電力給驅動電機進而驅動車輛；增程模式下增程器啟動并處于發電狀態，發動機不直接參與驅動，驅動發電機進行發電，產生電能用來驅動電動機，電池處于一同供電驅動或充電狀態，如圖3示。外接充電模式下車輛利用車載充電機進行充電。
圖3E-REV動力系統結構
3.增程式電動汽車控制策略
01
原恒功率控制策略
增程器恒功率控制策略是針對電池的電量SOC進行控制，當電池S0C值小于給定的最小值時，進人增程模式增程器開始工作，發動機工作在效率較高工作區域內的固定工作點上，以恒功率輸出，產生的電能一部分提供給電池，另一部分滿足汽車功率需求；當電池SOC大于給定的SOC最大值時，增程器關閉，此時電池組給車輛行駛提供能量。在實際工程應用中，一般控制阿特金森循環發動機始終運行在最佳燃油消耗區域內比油耗較低的工作點，如圖4中A點所示，紅色粗線表示發動機外特性曲線，黑色細線為燃油消耗率曲線。
圖4 阿特金森循環發動機燃油消耗MAP圖
02
原功率跟隨控制策略
在功率跟隨控制策略中，增程模式下，增程器作為車輛主要動力來源，增程器輸出功率跟隨整車的功率需求。當增程器最大輸出功率小于整車需求功率時，動力電池作為次級動力源補充不足的功率。這種控制策略與恒功率控制策略相比減少了動力電池的充放電循環次數，有利于延長動力電池的壽命。因為整車需求功率不斷變化，阿特金森循環發動機可能工作在高排放低效率的區域，所以需要優化其工作區域。一般將發動機控制在最優工作曲線附近工作。
展開 理想L系列車型NVH優化策略
展開說說，怎么優化NVH
· 動力系統噪聲優化
理想L系列車型搭載全自研增程電動系統，與燃油車或電動車相比，噪聲和振動形式更多樣，給理想汽車NVH團隊提出了不少挑戰。混動行駛，需要在保證發電效率的同時，將增程器的存在感降到最低。
理想L系列車型的1.5T四缸增程器由理想汽車自主研發，NVH團隊為它準備的優化對策多達12項，相比之前的1.2T三缸增程器，它的NVH性能有了大幅提升。
增程器采用獨立的框架式全鋁缸體，具備剛度高、質量輕等優點；內部旋轉機構曲軸采用高剛度低靈敏度設計；正時鏈條放棄了普通滾子鏈，轉而采用齒形靜音鏈條，配合精調開孔減振器，從源頭降低了來自增程器的噪聲和振動；全可變機油泵、靜音高壓系統的策略也得到了優化。
增程器噪聲的優化也離不開整車隔振系統的完美調校，通過對動力總成懸置限位剛度、中冷管路襯套、空調管路襯套等關鍵路徑的優化，使得增程器工作轟鳴噪聲改善近10dB(A)。另外，軟件方面，通過對控制策略的優化，可以使增程器轉速、車速、噪聲三者之間的匹配更合理，噪聲變化更平滑、自然。
放大到具體工況來看，加速時，理想L9的增程器（發動機）轟鳴噪聲領先寶馬X7、奔馳GLS等同級車型5-10dB(A)。從“純電優先”模式切換到“油電混合”模式，理想L系列車型車內噪聲差異≤1dB(A)。一家人可以輕松地聊天，愛人和孩子能夠安心地熟睡，真正實現了無感切換。
展開 相較于48V與PHEV REEV為何很難成為市場主流?
這并不難理解，假設一輛增程式電動車使用的是動力電池組加上大增程器，這當然可以實現足夠長的續航里程，但是此時車輛整體重量和效率的比值就不太樂觀，而如果使用的是動力電池組加上小增程器，續航里程的增幅不會特別顯著，但有利于降低車輛成本。因此，增程式電動汽車需要巧用電池和發動機，如果不進行合理的搭配，則可能會適得其反。
另外，做增程式電動車，還需要在純發電的小排量發動機上做很多的投入。據了解，增程式電動車平臺的研發難度系數太大，傳統的燃油車平臺無法匹配在電動車上面，例如發動機、驅動電機、電池以及增程式發電機的布局都無法兼容。從以往的案例來看，寶馬i3在推出之前，先研發出一套全新的電動車平臺，不過研發周期相對較長，研發成本也不低。相對來說，插電混動車型的技術要求和成本則要比增程式電動車低一個檔次，由此也就不難理解車企為何對增程式電動車的布局如此謹慎了。
總而言之，未來增程式電動車要實現快速的增長，恐怕還需要更多的動力，這動力可能來自于政策的支持，也可能來自于消費者相關需求的推動。
展開 增程式電動汽車能耗測試仿真試驗研究
因此，基于能耗標準，利用仿真手段構建一個統一的增程式電動汽車能耗測試評價方法，并基于實車試驗數據對仿真結果進行驗證非常必要。最后，基于此評價方法，實現對增程式電動汽車在不同工況下的能耗表現進行評估分析。
1 增程式電動汽車模型
1.1 研究對象
選取某臺增程式電動汽車為研究對象，其主要由增程器、動力電池、驅動電機、能量管理及控制系統，以及車身和傳動等部件組成，如圖1所示。當車輛動力電池的荷電狀態（SOC）較高時，增程器不啟動，由動力電池直接向驅動電機供電，即以純電模式運行；當車輛動力電池的荷電狀態較低時，增程器啟動，并保證發動機在最高效率點工作，此時由增程器發出的電能為驅動電機供電，并將多出的電能為動力電池充電，即增程模式；當驅動電機功率需求較大，單一能源無法滿足時，則由增程器和動力電池同時供電，提供最大功率輸出。該車的主要技術參數如表1所示：
圖1 某增程式電動汽車實車模型
表1 某增程式電動汽車主要參數
1.2 建立模型
在仿真平臺的選擇上，AVL Cruise軟件包含試驗所需的整車、發動機、電機、電池、主減速器、差速器以及輪胎等多種模塊，可進行多工況、多模式的仿真，在整車性能仿真（如動力性、經濟學、排放性等）具備專業性強、精度高、運算速度快等突出優勢，滿足增程式電動汽車能耗測試仿真的需求。
展開 軸向磁通與徑向磁通永磁同步電機性能對比
表5 電機性能對比
5 結 語
本文以增程器發電機為應用背景，對AFPM電機與RFPM電機在空載、負載工況下的電磁性能進行了對比及分析。結果顯示，相比于RFPM電機，AFPM電機齒槽轉矩與轉矩波動大，但空載反電動勢波形正弦性較好，功率密度高；此外，AFPM電機轉子盤可代替增程器飛輪部分，很大程度上節省了制造成本，AFPM電機可成為增程器發電機的有力競爭者之一。
lightyear結構：一種改變當前能源結構的全新的電動車結構
混動車結構目前有三種：分別是串聯式、并聯式以及混聯式，其中增程式混合動力只能是串聯式結構，而并聯式和混聯式結構既可以應用于普通混合動力，也可以應用于插電式混合動力。詳見附文一
本文介紹一種全新的電動車結構，該結構能解決當前大部分電動車的里程焦慮，充電難，還有電網沖擊等等問題。如果本文構想能夠實現，10年內石油等化石能源將推出人類能源舞臺。汽車也會更廉價。此種電動車結構未曾有過報道，此文為原創。供所有人使用。
暫時將這種電動車結構稱為lightyear結構（光年結構，簡稱ly結構）如下圖
Lightyear結構非常簡單，其實就是一個雙電機驅動的純電動車的增強版。
電動機A為一個55KW的電動機兼發電機，發電功率為5～37KW。電動機A在正轉時提供加速推力，由外力帶動反轉是作為發電機使用。通過一個簡單的飛輪結構即可實現。
電動機B是一個75KW的主驅動電動機，帶動后輪轉動。電動機B可滿足單個電機運行時，最高車速為100KM／H。
lightyear結構在沒有燃油發動機時，當汽車停下來時，通過機械傳動系統給電動機A提供動力，帶動電動機A發電。最高發電功率為37KW，快充約一小時充滿電，發電的同時也可以通過充電口將電能回饋到電網，實現逆向充電。在沒有外置動力的情況下，也可以通過充電口快充或者慢充。跟普通電動車沒有差別。
lightyear結構也在前機艙放置一個燃油發動機，為發動機A提供動力，發電功率為20KW～5KW。作為增程器使用。當汽車需要加速、爬坡等大動力時。增程器停止工作。電動機A為汽車提供推力。增程器可以做成5KW、10KW、15KW、20KW四種規格。增程器發動機由加油站提供。根據行駛距離來確定選用哪一種功率規格。電動機A的變頻控制系統是帶逆變功率的變頻器。發電后電能存儲到電池。或者直接給電動機B提供電能。
展開 
應用CFD提高增程式電動車的渦輪增壓器的效率
項目背景
ACR在汽車尾氣催化轉化器方面具有熟練的技術能力，他們目前正在開發用于EREV(增程式電動車) 的微型柴油發動機。海克斯康工業軟件旗下的Cradle CFD軟件在微型柴油發動機的開發過程中發揮了重要作用。
ACR在開發卡車和其他柴油動力車輛的排放控制裝置方面具有很高的技術能力。用于柴油機的PM(顆粒物) 排放控制裝置可以分為兩種方式，其中DPF(柴油機顆粒物過濾器) 方式實際上是收集燃燒的PM。另一種方式是使用氧化催化劑，如將鉑金利用氧化反應來去除PM。ACR PMR是一種用于車輛的PM控制裝置，它符合日本八個地區的法規標準。ACR還生產ACR-EXCAT，一種催化式 的PM控制裝置，用于排放PM水平較低的車輛(圖1) 。ACR NXPR是一種控制氮氧化物和PM裝置，是一款非常受歡迎的產品。
展開 應用CFD提高增程式電動車的渦輪增壓器的效率
項目背景
ACR在汽車尾氣催化轉化器方面具有熟練的技術能力，他們目前正在開發用于EREV(增程式電動車) 的微型柴油發動機。海克斯康工業軟件旗下的Cradle CFD軟件在微型柴油發動機的開發過程中發揮了重要作用。
ACR在開發卡車和其他柴油動力車輛的排放控制裝置方面具有很高的技術能力。用于柴油機的PM(顆粒物) 排放控制裝置可以分為兩種方式，其中DPF(柴油機顆粒物過濾器) 方式實際上是收集燃燒的PM。另一種方式是使用氧化催化劑，如將鉑金利用氧化反應來去除PM。ACR PMR是一種用于車輛的PM控制裝置，它符合日本八個地區的法規標準。ACR還生產ACR-EXCAT，一種催化式 的PM控制裝置，用于排放PM水平較低的車輛(圖1) 。ACR NXPR是一種控制氮氧化物和PM裝置，是一款非常受歡迎的產品。
圖1：ACR EXCAT和ACR DPF
ACR不僅生產了各種催化設備、蜂窩煤和過濾器，他們也生產ACR-NHBL52，這是一種便攜式家用電源，旨在降低峰值電力使用，并在緊急情況下提供備用電源。ACR配備了廣泛的技能和工具，憑借這些不僅可以為他們自己的產品進行評估，同時也可以為其他公司提供評估服務。
ACR最近致力于開發小型發動機，以延長EV(電動汽車)的行駛里程。ACR的執行工程師Keiji Kishishita先生，負責管理開發輔助發動機和渦輪增壓器系統的整個EREV項目。
展開 設計仿真 | 應用CFD提高增程式電動車的渦輪增壓器的效率
項目背景
ACR在汽車尾氣催化轉化器方面具有熟練的技術能力，他們目前正在開發用于EREV(增程式電動車) 的微型柴油發動機。海克斯康工業軟件旗下的Cradle CFD軟件在微型柴油發動機的開發過程中發揮了重要作用。
ACR在開發卡車和其他柴油動力車輛的排放控制裝置方面具有很高的技術能力。用于柴油機的PM(顆粒物) 排放控制裝置可以分為兩種方式，其中DPF(柴油機顆粒物過濾器) 方式實際上是收集燃燒的PM。另一種方式是使用氧化催化劑，如將鉑金利用氧化反應來去除PM。ACR PMR是一種用于車輛的PM控制裝置，它符合日本八個地區的法規標準。ACR還生產ACR-EXCAT，一種催化式 的PM控制裝置，用于排放PM水平較低的車輛(圖1) 。ACR NXPR是一種控制氮氧化物和PM裝置，是一款非常受歡迎的產品。
展開 馬自達將發布一款搭載轉子發動機的混動車型
他表示：“公司考慮將基于轉子的增程器與純電動車相結合。這不僅僅是綜合性方案，XEV意味著該方案兼具轉子發動機及增程器兩個功能。此外，該裝置還具有發電功能，可提供驅動力。”
馬自達的設計理念具有創新性，可搭配適用的、可調整的電動車平臺，增減所需的純電動動力，既適用于搭載了輕量化混動轉子汽油發動機的混動車，也適用于搭載了轉子増程器的純電動車輛。
該裝置的設計思路在于供用戶改變電池電量及油箱的供油量。基于油量和電量的使用比率，使得該款車輛的運作原理更接近于插電式混動車輛。
馬自達表示，公司正在測試新款XEV轉子動力系統，旨在確保其符合全球最嚴苛的尾氣排放標準。
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