插電式混合動力電動汽車的案例
【仿真報告】基于AMESim 的插電式并聯混合動力汽車能量管理策略仿真分析
[1]韓懿,高曉梅.基于AMESim的插電式并聯混合動力汽車能量管理策略仿真分析[J].交通節能與環保,2020,16(01):5-9.
摘要：
為了縮短混合動力汽車開發時間，減少開發成本，本文以插電式并聯混合動力汽車為研究對象，針對設計指標進行動力系統參數匹配以及使用AMESim 軟件搭建了整車模型，然后設計了基于門限值的能量管理策略并使用AMESim 軟件中的Signal，Control 庫進行搭建。之后對已搭建完成的車輛進行動力性經濟性仿真分析，其中經濟性分析是在NEDC 工況下進行的，驗證了本文所搭建策略和整車模型的正確性和可行性。
0 引言
在當今社會能源危機與環境污染的背景下，傳統汽車工業受到了一定的沖擊。控制汽車尾氣排放已經成為了汽車生產廠商以及社會各界迫在眉睫、亟需解決的一項任務[1]。在純電動汽車由于動力電池技術瓶頸無法在短時間內獲得突破及其配套基礎設施尚未普及的情況下，混合動力汽車成為當下發展的首選。
插電式混合動力電動汽車是指可以利用電網對動力電池進行充電的混合動力汽車，它集合了傳統內燃機汽車和純電動汽車的優點，是目前混合動力技術發展的趨勢之一[2]。而混合動力汽車的動力系統部件參數與控制策略參數決定了整車的燃油經濟性及排放性能，尤其能量管理策略作為混合動力汽車的核心，決定了整車的工作狀態及車輛內部的能量分配[3]
本文以某款車型為例，使用AMESim 軟件對能量管理策略以及整車模型進行設計和搭建，并對整車的動力性和經濟性進行分析，以驗證所設計搭建的能量管理策略和整車模型的正確性及可行性。
展開 新能源汽車丨插電式混合動力(增程式)電動汽車
新能源汽車丨插電式混合動力(增程式)電動汽車
2021年中國插電式混合動力的情況
昨天理想One發布了新款，我想借著這個機會談一下插電式混合動力（含增程）的情況。2021年前四個月，插電式混動在1.2萬到3萬臺左右進行波動，總的產量未9.78萬臺，對應的電池裝機量未1.85GWh。在這里還是存在一些發展的瓶頸的
1）從整體的狀態來看，之前擔心積分比較多的企業如兩家大眾、寶馬都在2021年削減了PHEV的產量，整體的銷售資源都開始往純電動轉移了，所以我們看到國外企業在這個領域系統性的調整
2）國內企業方面，往下變化最大的是吉利，吉利是從PHEV開始往純電動大力推動，能看到2021年的量系統性減產。目前國內PHEV三家馬車為比亞迪、上汽和理想，2021年產量分別為2.19萬、1.84萬和1.81萬。
我覺得還是最大的問題在整個系統的成本和規模效應，這幾年純電動汽車規模的加大快速的降低了電池的成本，而PHEV電池在8kwh-38kwh之間，PHEV電芯的成本雖然也下降，但是沒有BEV電芯成本下降曲線那么陡峭，整體成本雖然下降，但是從2020年開始給BMW等車企往高價方向引，使得插電非常集中于限購發牌的城市，極大扭曲了插電的發展方向。
圖1 前四個月PHEV產量的情況概覽
第一部分 2021年各個車企的情況
如前面所說，插電式混合動力前三名比亞迪、上汽和理想的量在2萬臺左右，市場份額為20%左右，隨著吉利在PHEV的系統性縮減，國內車企短期內在插電領域能站住腳的就這三家。如前面所說，隨著合資車企的工作中心轉向了純電，2021年合資PHEV增長的只有開始推PHEV的東風本田。從總量來看，4個月不到10萬臺，線性外推的話2021年全面為30萬臺的規模。
展開 純電動汽車續航短，混合動力汽車是個好選擇
在車輛行駛過程中的剎車減速操作會觸發能量回收系統，因此在車輛的燃油經濟性方面，油電混合動力汽車比傳統燃油車的表現要好。除此之外，油電混合系統在發動機啟停狀態時，降低發動機啟動的震動，提高整體運轉的平順性，提供更加優秀的行駛質感。
代表車型：豐田卡羅拉雙擎
插電式混合動力汽車，顧名思義就是在車身外側預留充電口，可以外接插頭充電，這也是與油電混合動力汽車不同的一點。插電式混合動力汽車同樣搭載電動機、電池組和內燃機。一般地，插電混合動力汽車相對于油電混合動力汽車，它的電池容量更大，對于短途出行的朋友們來說，可以做到和純電動汽車一樣的零污染出行。
代表車型：2017款比亞迪秦1.5T
增程式混合動力汽車也就是一種串聯式混合動汽車。它和油電和插電混動不同的是，增程式混合動力汽車的內燃機只帶動發電機發電給電池組充電，內燃機不直接參與驅動汽車。和插電式混動動力汽車相比，單獨電機驅動車輛不如插電式混合動力汽車的加速快，低扭的動力也稍弱。
增程式混合動力汽車雖不及油電混動和插電混動的動力輸出表現，但是它的內燃機做工充電作用使得它的續航能力比純電動汽車強，也就避免了純電動汽車因電量耗盡無法繼續行駛的尷尬。
增程式混合動力汽車因其能量轉化率低、損失嚴重，導致車輛油耗表現不佳，在今后的混合動力汽車的發展中，它可能會被時代淘汰，這也不難從當前各大廠商大力推出插電混動車型和油電混動車型中看出這一點。
代表車型：寶馬i3 增程版
綜合純電動汽車和上述三種混合動力汽車各方面的優缺點來看，純電動汽車在節能環保方面的優勢毋庸置疑。油電混合、插電混合和增程式混合動力汽車，這三種類型的混合動力因其結構不同，各有特點，各有長處。
目前市場中，以比亞迪為首的自主品牌純電動汽車的實力不凡，國內市場可以說是它們的天下。
展開 
【討論】未來的新能源汽車究竟是純電動、混合動力還是燃料電池汽車的天下？
混合動力，純電動（Battery Electric Vehicle），燃料電池（Fuel Cell Vehicle），這幾種新能源汽車技術，到底哪一個會成為未來的主流，絕不僅僅是哪一個是最適合的汽車技術那么簡單。這個問題牽扯到配套基礎設施的技術，各主要市場政府的政策，能源開發冶煉的技術，核電的未來前景，民眾對核電的態度，電網的發展，自動駕駛技術的發展，電池的技術，新的化石能源的發現，甚至是國際政治的走向等等諸多問題，變數實在太多，到底誰能勝出，即便是做新能源政策研究這行的大牛，基本也都無法給出確定答案。
混合動力電動汽車電驅動結構與特征
1 引言
混合動力汽車具有發動機和電動機兩個動力源系統，車輛具有多種行駛模式如：發動機單獨驅動、電機單獨驅動或發動機電機混合驅動，并可以根據不同的行駛工況選擇合適的驅動/制動模式以實現良好的燃油經濟性及動力性。
混合動力汽車根據動力機構的轉矩轉速耦合方式的不同，分為串聯式 、并聯式 和混聯式 。
串聯式混合動力汽車中車輪由電力系統驅動，發動機只作為能量儲存系統，發動機產生的能量儲存起來用作電機運轉。如圖1所示。發動機不直接參與驅動，理論上可以工作在任意低油耗區或者低排放區，但是能量轉化次數較多，能量利用率低 。
圖2給出了并聯式混合動力汽車的拓撲結構。此時發動機和電機可共同或分別獨立驅動車輪，降低了能量轉化的損失，但發動機的工作點無法在理論上工作于任意低排放或低油耗區。
混聯式混合動力汽車中，如圖3所示，發動機的功率在動力系統有兩路能量傳遞路線，既可通過機械路徑驅動車輪又可轉換成電功率，通過動力耦合裝置實現電功率和機械功率的匯合。因此，該構型又稱功率分流式混合動力汽車。
圖1 串聯式混合動力汽車傳動系統
圖中，F為燃油箱；E為發動機；M為電機；G為發電機；B為電池；T為變速箱；I為整流器；Spl為動力耦合裝置
2 串聯式混合動力電驅動系
2.1 串聯式混合動力汽車的行駛狀態：
正常行駛時，發動機能夠始終運轉在最佳運轉工況，燃油消耗率低，排放少。發動機發出的功率帶動發電機發電，然后在驅動電動機驅動車輛前進。
圖2 并聯式混合動力汽車傳動系統
圖3 混聯式混合動力汽車傳動系統
車輛行駛速度較低，所需驅動功率小，發動機發出的功率超過電動機驅動功率需求，多余的功率儲存在蓄電池中；車輛行駛速度較高，所需驅動功率較大，電動機驅動車輛的電能來自于發動機和蓄電池。
展開 混合動力電動汽車電驅動結構與特征 附車輛與結構動力相互作用下載
發動機發出的功率帶動發電機發電，然后在驅動電動機驅動車輛前進。
圖2 并聯式混合動力汽車傳動系統
圖3 混聯式混合動力汽車傳動系統
車輛行駛速度較低，所需驅動功率小，發動機發出的功率超過電動機驅動功率需求，多余的功率儲存在蓄電池中；車輛行駛速度較高，所需驅動功率較大，電動機驅動車輛的電能來自于發動機和蓄電池。
2.2 串聯式混合動力汽車的優缺點：
結構優點：
1低負荷行駛時，可只用電能驅動，實現能實現“零污染”行駛；
2發動機與驅動輪之間沒有機械上的連接，原則上可以使發動機工作在任意轉速-轉矩區域，提高燃油經濟性；
3只有電機驅動系統，結構簡單，成本較低，且易于控制，布置靈活的高；
5有利于制動能量的回收
存在缺點 ：
1汽車啟動需要由電驅動系統克服行駛最大阻力，驅動電機需求功率較大，電機效率低；
2存在兩次能量轉換，能量利用率低，能量轉換總的效率低；
3驅動系統與儲能系統之間的匹配要求較嚴格，應能自動啟動或關閉驅動系統，以避免動力電池組過放電，這就需要更大的電池容量。
2.3 總結
串聯式混合動力驅動系統一般使用在大型客車，行駛在道路復雜的市區，可以完全以純電動行駛，不適用發動機，有效降低尾氣排放。隨著對蓄電池的研究，蓄電池的能量密度隨之加大，更加符合純電動的要求，因此串聯式混合動力電動汽車使用發動機的次數越來越少，最終會向純電動汽車的目標邁進。
3 并聯式混合動力電驅動系
3.1 并聯式混合動力電動汽車的驅動模式：
并聯式混合動力驅動系統中發動機和電動機通過轉矩轉速耦合裝置耦合后驅動車輛前進。在并聯式傳動系統中，功率傳遞路線有兩條，兩條路線獨立驅動，互不干擾。若其中一條故障，另一條仍可以驅動車輛。這種結構可以使汽車以純電動行駛，或讓發動機工作在低排放區。
展開 電動和混合動力汽車的電池測試
汽車行業的競爭和混合動力技術的發展速度促使制造商投資于
電池的研發
。上市時間至關重要，而電池的全面產品測試也不應忽略，因為召回車輛會帶來高昂的成本。
電池及其子系統（如連接，冷卻等）在長使用期限的情況下，容易發生故障，其范圍可能從電池性能下降到完全失效。由于用于電動和混合動力車輛的電池存在各種尺寸、形狀、重量和化學成分，因此不同的測試方法對于
驗證耐久性
至關重要。三種主要的電池類型是電池單元、電池模塊和電池組。
為了符合混合動力和電動汽車電池的主要法規和標準，例如ISO、MIL和USABC，必須對電池單元、電池模塊、電池組和子系統進行機械，電氣，環境和化學測試。
HBK提供了用于機械振動測試的
電池測試解決方案
，例如
熱測試
和
電氣測試
-單獨出售或打包出售。
電池測試設備
除了
振動測試模擬之外
，車輛電池及其子系統的
物理振動測試
也至關重要。
HBK LDS振動測試系統提供了用于低氣壓，機械振動和沖擊測試的整體解決方案，該方案包括法規UN 38.3和ECE Reg 100，其中規定，在運輸任何電池單元、電池模塊或電池組之前，必須根據危險品法進行測試。但是，還有許多其他法規適用于不同的國家，而這些法規又側重于不同的技術/電池類型（電池單元電池模塊、電池組等）。
由于不同的電池類型及其子系統具有不同的尺寸、重量和所需的振動測試曲線，因此
功能強大且用途廣泛
的系統至關重要。該系統必須易于適應
多種測試需求
，以模擬車輛的使用壽命。
展開 電動和混合動力汽車的電池測試
汽車行業的競爭和混合動力技術的發展速度促使制造商投資于
電池的研發
。上市時間至關重要，而電池的全面產品測試也不應忽略，因為召回車輛會帶來高昂的成本。
電池及其子系統（如連接，冷卻等）在長使用期限的情況下，容易發生故障，其范圍可能從電池性能下降到完全失效。由于用于電動和混合動力車輛的電池存在各種尺寸、形狀、重量和化學成分，因此不同的測試方法對于
驗證耐久性
至關重要。三種主要的電池類型是電池單元、電池模塊和電池組。
為了符合混合動力和電動汽車電池的主要法規和標準，例如ISO、MIL和USABC，必須對電池單元、電池模塊、電池組和子系統進行機械，電氣，環境和化學測試。
HBK提供了用于機械振動測試的
電池測試解決方案
，例如
熱測試
和
電氣測試
-單獨出售或打包出售。
電池測試設備
除了
振動測試模擬之外
，車輛電池及其子系統的
物理振動測試
也至關重要。
HBK LDS振動測試系統提供了用于低氣壓，機械振動和沖擊測試的整體解決方案，該方案包括法規UN 38.3和ECE Reg 100，其中規定，在運輸任何電池單元、電池模塊或電池組之前，必須根據危險品法進行測試。但是，還有許多其他法規適用于不同的國家，而這些法規又側重于不同的技術/電池類型（電池單元電池模塊、電池組等）。
由于不同的電池類型及其子系統具有不同的尺寸、重量和所需的振動測試曲線，因此
功能強大且用途廣泛
的系統至關重要。
展開 一期一會 | 什么是電動汽車動力總成？
混合動力電動汽車會在不同程度上由電力驅動，其具有各種優勢性特性，例如：
再生制動，可將動能轉化回電能，存儲在電池中（還能與純電動汽車共享）
啟停系統，可在發動機空轉時關閉發動機，以減少排放
發電機（由內燃機供電），既可為電池充電，也可為電機提供額外的動力
當前的混合動力電動車的續航里程在400到600英里（約640到960公里）之間。除插電式混合動力電動汽車外，混合動力電動汽車通常不使用外部電源充電。現有的混合動力汽車車型，包括福特Fusion混合動力車、豐田凱美瑞混合動力車和本田思域混合動力車等。
插電式混合動力電動汽車（PHEV）：PHEV是HEV的子類，其可通過外部電源充電。目前，PHEV僅靠電力就可達到20英里到50英里（30到80公里）的續航里程，是短途城市旅行的理想選擇。對于更遠的旅程，插電式混合動力電動車可依賴汽油或柴油?，F有的插電式混合動力電動車車型，包括豐田普銳斯Prime、雪佛蘭Volt和本田Clarity等。
燃料電池電動汽車（FCEV）是第四種電動汽車，其工作原理是通過氫燃料電池（而非電池）產生電流。
四、內燃機汽車與電動汽車動力總成比較
一個多世紀以來，內燃機一直是汽車的主要動力來源。
雖然內燃機車的使用由來已久，但其仍面臨著一些挑戰，其中最重要的是化石燃料燃燒造成的環境污染。因此，各國政府和民眾都在為電動汽車的普及而共同努力。
為了便于對比，以下列出了內燃機汽車和電動汽車動力總成的主要區別：
1、電動汽車動力總成的優勢
電動汽車動力總成的優勢，因個人駕駛習慣和偏好以及距離充電站基礎設施的遠近而異。
展開 分布式驅動電動汽車動力學控制
本文英文版于2017年12月22日發表在《Science》雜志?？禦eimagining new energy vehicles:Research innovations at Tongji University》
http://www.sciencemag.org/collections/reimagining-new-energy-vehicles-research-innovations-tongji-university
電動化已經成為汽車發展的必然趨勢。為了更好地實現電動汽車高效節能與主動安全的目標，車輛行駛動力學控制裝置一直是汽車工業研發的焦點?；谳嗊吇蜉嗇炿姍C的分布式驅動電動汽車（圖1）具有可控性好、傳動鏈短、結構緊湊、車內空間利用率高等優點。
圖1分布式驅動電動汽車構型
與傳統內燃機車輛相比，分布式驅動電動汽車取消了變速器、差速器等復雜的傳統系統，傳動效率更高；而且各個車輪的驅動電機均能獨立控制，通過電機轉矩的合理分配，充分利用電機高效區間，并結合回饋制動策略，能夠提高車輛的經濟性。
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 汽車頻道每周內容合集Q7
作為新能源汽車“三電”核心技術之一，BMS在新能源車上扮演十分重要的作用。按照新能源汽車對電池管理的需求，BMS具備的功能包括電壓/溫度/電流采樣及相應的過壓、欠壓、過溫、過流保護，SOC/SOH估算、SOP預測、故障診斷、均衡控制、熱管理和充電管理等。
4、汽車各個零部件工作原理動圖
作者：
汽車知識小助手
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1821699
汽油機是將空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在吸氣沖程被吸入汽缸，混合氣經壓縮點火燃燒而產生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往復直線運動，通過連桿、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。四沖程汽油機在進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程內完成一個工作循環。
5、從蔚來ES8看高壓線束安全設計
作者：
線束專家
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1822349
電動汽車動力系統結構與傳統汽車差異顯著。主要區別 在于電動汽車由高壓電池系統、高壓電驅動系統提供動力輸出。
6、解析丨高爾夫GTE插電式混合系統
作者：
EDC電驅未來
鏈接：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1822260
高爾夫 GTE 是大眾首款插電式混合動力電動汽車。此款車型的混合動力驅動方式為并聯，在純電動模式下可行駛 50km。高爾夫 GTE 結構如圖 3-57 所示。
展開 豐田召回22萬；寧德時代捐2500萬；特斯拉質量處于中國平均之下；雪佛蘭二次召回；經銷商股普跌
7月23日消息，據美調研機構 JD Power 研究報告顯示，隨著中國電動汽車制造商的崛起，特斯拉在中國大陸汽車質量調查中的排名已跌至“平均水平之下”。在考察了內地 53 個城市、28 個不同汽車品牌的 50 款車型之后。JD Power 發布中國新能源汽車初始質量研究報告。報告顯示，蔚來ES6在中國豪華中型電動SUV細分市場中排名第一，小鵬G3在緊湊型純電SUV中排名第一，而理想one在插電式混合動力電動汽車中排名第一。特斯拉Model 3在中型純電轎車中排名第三，落后于比亞迪的漢EV和小鵬P7。
04
豐田：純電轉型無助于應對氣候變化??
新浪 北京時間7月23日消息，據國外媒體報道，豐田首席科學家、豐田研究院首席執行官吉爾·普拉特（Gill Pratt）近來分享了他對于應對氣候危機、在交通領域削減碳排放必要性的觀點。吉爾·普拉特對于可持續車型研究頗深，他個人目前擁有的三款車型，包括豐田塞納混動版、豐田RAV4 Prime插電混動車型以及純電動的特斯拉Model X。吉爾·普拉特在Medium網站發表的文章敦促讀者在抗擊氣候變化時，遵循科學和知識并采用多樣化的舉措要比單純改用Model X這樣的純電動車更加有效。他在文章中將電池生產成本、自然資源消耗需求以及電池生產過程中的廢氣排放作為自己的理論依據。他還強調稱，盡管他喜歡續航可達到300英里的Model X，但由于續航性能無法得以充分利用，因此該車的電池實際上每天都處于“浪費”狀態。
05
通用汽車宣布二次召回雪弗蘭電動汽車：電池問題造成起火
讀創 據美國媒體報道，美國通用汽車當地時間7月23日宣布將二次召回2017-2019年雪弗蘭Bolt電動汽車。因這批汽車當中有兩輛此前曾被召回修繕的電動車再度出現起火事故。
展開 CREE | 為什么在新一代雙向OBC設計中選擇SiC而非Si ?
表1
這些令人滿意的特性推動了 SiC 基 AC/DC 和 DC/DC 轉換器在低功率到高功率電動車的采用。特別是在電動自行車、混合動力電動汽車 (HEV)、插電式混合動力電動汽車 (PHEV) 和各種純電動汽車 (BEV)（包括通勤汽車和商用卡車）中使用的 OBC，以及功率超過 3.3 kW、可為電動汽車電池快速充電的更高功率 OBC 系統。這樣做的好處包括，簡化充電過程，并使這項技術更易被習慣原有內燃機車的消費者所接受（通過降低里程焦慮的負面影響）。
基于這些原因，充電時間和充電后的有效車輛續航里程成為車輛制造商的關鍵參數，而這兩個因素由電池尺寸和額定充電功率所決定。充電功率范圍從 3.3 kW 和 6.6 kW 的低功率單相系統到 11 kW 和 22 kW 的大功率系統。圖 1 展示了 3.3 kW、6.6 kW、11 kW 和 22 kW OBC 相關的典型車型、電池尺寸、從 0% 至 100% 的充電時間以及競爭性技術。
圖 1. OBC 相關的車型、電池尺寸、從 0% 至 100% 的充電時間和競爭性技術的比較
車型涵蓋從通勤汽車 BEV 到類似電動卡車等更大型且更高性能的 BEV。如圖所示，即使充電功率高 3 倍多，更大容量的車輛從 0% 到 100% 的充電時間仍更長。這使得 OBC 尤其適合大功率系統，也就是說，可以使得損耗的功率更少，充電速度也更快。
除了 OBC 效率之外，成本、重量和尺寸等參數也非常關鍵，這可為空間余量有限的車輛更輕松地安裝更小型、更輕量的 OBC。此外，消費者和 OEM 承擔的 OBC 成本將直接影響制造商的資本支出/最終贏利，以及消費者購買的意愿。
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