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(知识小讲堂)没有电机、发动机特性曲线,那就造一个吧!
日期:2020-10-12 作者: 点击:[]

对于混合动力汽车来说,发动机、电机的外特性以及效率Map非常重要,直接影响到整车动力性、经济性的前期仿真匹配以及后期的策略设计。

最近脚主在做iMMD相关的策略仿真,需要发动机和电机相关特性Map,但是一直没找到,只能从一些资料中了解到部分工作点信息,总结如下:

1 发动机峰值功率107kw@6200rpm,最大扭矩175Nm@3500rpm;

2 电机峰值功率135kw,最大扭矩315Nm,最高转速13000rpm;

3 发电机最大功率与发动机相当,也是107kw左右,其他数据没有。


由于发电机主要用于增程发电,对整车动力性基本没有影响,其特性曲线相比电机和发动机重要程度更低一些,所以这里脚主简化处理,直接把135kw的电机Map扭矩衰减一定比例得到发电机Map

接下来,就根据以上信息自己造一些电机、发动机的特性曲线,为后面的策略仿真准备好基础。

01电机特性曲线

在造电机外特性Map之前,需要了解电机特性曲线的基本轮廓,如下图。

可以看出:

1 低转速电机恒扭矩,高转速电机恒功率(实际上随着转速继续升高功率会略微下降);

2 最大扭矩转折点一般对应着峰值功率处;

3 中等转速、中等扭矩工作点对应的效率较高,转速、扭矩过高或过低时效率都很差。

根据上面的信息:电机峰值功率135kw,最大扭矩315Nm可以得到转折点转速为:

N = 9550P/N≈4100rpm。

再选择几个高转速的点6000/8000/10000/13000rpm,根据高转速功率略微下降,利用上面公式分别计算其对应分别扭矩为205/150/115/90Nm。这样得到电机外特性的5个参考点,曲线基本形状就有了。

效率Map设计主要是要调整以转速、扭矩为两横坐标,效率为纵坐标的数据,如下图。


具体效率点设计过程分为4步:

1 根据中等转速、中等扭矩对应的效率较高这一特性,先选定绿框对应的最高效率区域;

2 0转速、0扭矩以及超出外特性的区域直接给定最低的效率值(图中红框以外区域全部给

85%);

3 以红框为边界,绿框为中心,向外层扩展,依次减小效率值,如图中黄线所示;

4 画出效率Map,调整不恰当数值点(画效率Map操作可参考之前的文章)。

最后,电机的效率Map及外特性曲线如下图所示。


此处的电机效率指的是电机系统效率,包含了电机本体效率和电机控制器效率。后面进行策略仿真时可以拿这个Map直接进行机械能到电能的转换计算。

02发动机特性曲线

同样,在造发动机万有特性Map之前,也需要了解发动机特性曲线的基本轮廓,如下图。

发动机效率的评价指标一般用比油耗。比油耗即燃油消耗率,是指发动机每发出1kw效功率,在1h内所消耗的燃油质量,单位为g/(kw.h)

可以看出:

1 发动机转速高于一定转速1000rpm左右),才能有扭矩输出,随着转速的升高,扭 矩先增大后减小;

2 随着转速的增大,最大功率也逐渐增大,转速过高后功率会稍有减小;

3 与电机一样,中等转速、中等扭矩工作点对应的效率较高,转速、扭矩过高或过低时效 率都很差。

根据上面的信息:发动机峰值功率107kw@6200rpm,最大扭矩175Nm@3500rpmo 以直接得到发动机对应扭矩曲线的第一个拐点为3500rpm,175Nm),峰值功率对应的 扭矩为:

T=9550P/n = 164Nm。

还需要估计一个最大扭矩对应的转速范围,脚主这里拍一个3500-5500rpm对应最大扭矩

175Nm8

有了以上3个工作点,发动机的最大扭矩曲线基本确定下来。

与电机类似,燃油消耗率Map设计主要是要调整以转速、扭矩为两横坐标,比油耗为纵坐标的数据,如下图。


基本设计过程与电机一致,以红框为边界,绿框为中心,向外层扩展,依次增大比油耗。

最后,发动机的万有特性曲线如下图所示。

以上,介绍了如何利用经验和简单的数据自己制造电机、发动机特性曲线。

后面的混动策略设计就会基于本文的数据进行,虽然与原版的iMMD有所差异,但整体 Map趋势应该是合理的,可以指导脚主的策略设计。

转载自新能源汽车控制微信公众号


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