AVL Cruise从入门到秃头-如何快速建立一个增程式电动汽车模型

从入门到精通：快速构建增程式电动汽车模型的实用指南


引言

增程式电动汽车是一类结合了纯电驱动与辅助供电系统的电动汽车，旨在通过发电机和发动机的协同工作，为驱动电机提供能量并延长续航里程。根据 GB/T 195962017 的规范，其核心区别于纯电动汽车在于增设的辅助供电装置——增程器，该系统与动力驱动系统之间保持无机械连接，实现了更灵活的能量管理与提升续航的目标。

增程器控制策略的分类及理解

增程式电动汽车运行模式主要包括纯电动模式与增程模式。在纯电动模式下，车辆通过电池驱动；而在增程模式下，增程器启动并为驱动电机供能，同时为电池充电。针对增程模式下的能量管理，控制策略主要有恒温器控制、多点控制以及功率跟随控制策略等。工程实践中，往往结合使用多种策略，并可根据优化和智能控制需求考虑模糊逻辑控制等方法。

函数模块（Function）在增程式电动汽车控制建模中的应用与实现

在理解和设计增程式电动汽车时，核心集中在增程器的控制上，而驱动控制系统则与传统纯电动汽车类似。基于《AVL Cruise纯电动汽车仿真建模教程能量回收策略的实现》所述模型，我们可以在此基础上进行扩展，结合`Function`模块来实现具有高度针对性的增程器控制策略，特别是恒温器控制策略。

当我们将当前的纯电动汽车模型扩展至增程式模型时，需引入`Engine`、`PID Control`、`Function`及`Electric Machine`模块。其中，`Engine`与`Electric Machine`构成增程器的主体结构，`PID Control`用于调节发动机负载，而`Function`模块则承担建立增程器控制策略的主要任务。

在构建增程器控制策略时，首先定义控制参数：电池的状态荷电水平（SOC），即增程器开机阈值（如30%）和关机阈值（如80%），以及增程器启动后的恒定输出功率。控制流程遵循策略：检测SOC数值，当其低于30%时开启增程器，同时为驱动电机提供持续能量并使剩余电量充入电池；当SOC高于80%时，增程器停止工作，车辆回归原模运行模式。偶而，通过`Function`模块对发电机扭矩进行精巧的控制，并利用PID控制机制动态调整发动机的转速，以匹配设定的负载目标。




多变量系统建模仿真结果与讨论


利用AVL Cruise仿真软件建模后，我们观察到这样的运行结果：


1. 纯电动模式（时刻1）：车辆在电池SOC超过30%情况下表现为纯电动模式。

2. 增程模式切换（时刻2）：当电池SOC降至30%以下，增程器启动，为驱动电机供能并补充电池，此时车辆进入增程模式。

3. 模式的回归（时刻3）：随着SOC提升至80%以上，增程器关闭，车辆重新进入纯电驱动状态。

结语与展望

本文关注于通过AVL Cruise软件的`Function`模块，构建增程式电动汽车的控制模型，特指恒温器控制策略。这为我们提供了一种方法论，以便于理解和实现增程式电动汽车的核心控制逻辑。在模型构建过程中，我们略去了如发动机启停的精确控制和电池功率限制等细节，以保证文章的侧重性和可读性。对于真实的综合性工程应用而言，这些细节的精确处理仍需进一步考虑。

未来，我们有计划扩展基于联合仿真的增程式电动汽车构建技术，特别是对多点控制和功率跟随策略的支持研究。利用`Stateflow`等工具进行状态转移控制，提供更高级和细致的建模能力，以适应日益复杂和动态的增程式电动汽车设计要求。期待未来的深入探讨和分享，敬请关注。