真·simulink车辆仿真基础教程（番外）-增程搞起来吧（1）

lichengwan

本文开始，我们利用几篇文章介绍下，如何在将我们建立的基础模型扩展成增程汽车模型。

增程器的控制策略主要有：恒温器（也称为恒功率、单点）控制、多点控制、功率跟随模式控制策略等，工程上常将多个策略结合起来使用，高校相关课题可能会用到模糊控制等优化控制策略和智能控制策略。

策略方面内容本文就不展开介绍了，关于更多策略方面的内容请参见：

《AVL-Cruise仿真教程-如何建立一个增程式电动汽车模型》

《AVL Cruise+Simulink联合仿真教程-增程汽车功率跟随式控制策略仿真建模》



模型结构

对于增程汽车，其驱动系统的扭矩源仍是电机，所以模型的扭矩传递路径并没有改变。对于模型结构，可以简单认为增程汽车是由纯电动汽车+增程器构成的。

所以我们需要在原模型增加增程器模型，在控制策略模型中增加增程器控制策略。模型结构如下图所示。



那么，我们开始快乐的搞模型吧。



增程器建模

增程器由发动机+发电机构成，有的增程器在发动机和发电机之间，还会设置增速器，以匹配发动机与电机的转速。

理所当然，我们做简单的。



发电机模型我们可以直接用原模型中的电机模型，那么对于车辆结构，我们基本上只需要建立发动机模型就可以了。

“

模型功能

建模之前先思考下，我们需要发动机模块完成哪些功能。

【1】计算输出扭矩

我们需要发动机带动发动机发电，所以需要发动机模块能够响应扭矩指令。

建模时需要注意，增程器启动和驱动时，扭矩处理方式不同，这里建模时再进行介绍。

【2】计算燃油消耗

做仿真嘛，我们的目的之一就是要计算油耗，所以我们需要知道发动机的燃油消耗。

需要注意，驱动过程与待机过程的燃油消耗通常采用不同的处理方式。

“

发动机扭矩处理

在data脚本中新建发动机外特性及反拖特性（摩擦扭矩）曲线。



发动机的扭矩输入按以下逻辑处理：

【1】发动机实际扭矩受外特性扭矩限制，按下式计算

发动机实际扭矩=Min（发动机扭矩需求，发动机外特性扭矩）

【2】发动机摩擦扭矩受发动机状态控制，发动机处于启动模式时，摩擦扭矩通过反拖扭矩特性曲线计算；发动机启动后摩擦扭矩等于0。

当然这里启动后摩擦扭矩等于0并不是说摩擦扭矩消失了，而是在扭矩输出特性上将其抵消了。

在simulink中建模如下：



“

发动机转速处理

计算发动机转速时，需要判断发动机怠速状态，

【1】当发动机扭矩等于0，且启动状态标志位为1时，认为发动机处于怠速运转状态；

【2】当发动机处于怠速状态时，发动机转速等于怠速转速

这里为什么要这么处理？留个引子，后面讲到发电机转速计算的时候再介绍。



“

发动机油耗计算

发动机油耗是怎么计算的？

发动机油耗包含两部分，一是驱动发电机时的油耗，二是怠速运转时的油耗。

驱动发电时的油耗按下式计算：



其中BSFC为通过万有特性查表获得的燃油消耗率。

怠速油耗按下式计算：



其中t为怠速时间，IdelCspt为怠速油耗。

在data脚本中建立以下变量：



则根据上述计算逻辑，驱动油耗建模如下：



需要注意，在车辆怠速模式下，万有特性查表模块仍有数据输出。所以检测到发动机怠速模式标志位后，需要将驱动油耗制赋0。

怠速油耗计算如下：



怠速模式计时通过建立简单的计时器模块实现即可，以前介绍过很多种，这里不赘述了。模型中计时器通过以下方式实现。



最后将两部分油耗相加即可，可以根据需要对油耗单位进行转换。



最后完成的发动机模型如下图所示：



本文先介绍到这，后面我们介绍发电机转速处理以及策略部分的内容。