当前,能源与环境问题的双重压力越来越大,纯电动汽车因具有节能环保的特点而受到各汽车大国的重视。我国也对纯电动汽车的发展给予了政策和财政支持。但是,限制于当前的技术发展水平,特别是动力电池的技术瓶颈,纯电动汽车还有许多方面不能满足用户需求。例如,由于纯电动汽车续驶里程短,用户普遍存在“里程焦虑”问题。为提高电动汽车的续驶里程,国内外近来将目光投向了增程式电动汽车(Extended Range Electric Vehicle,EREV)。
一、增程式纯电动汽车动力总成基本结构
增程式纯电动汽车是以提高纯电动汽车的续驶里程为目的,在纯电动汽车的基础上增加增程器而成。它的基本结构由增程器、动力电池、驱动电动机及传动系统组成,如图117、图118所示。增程器通常由发动机和发电动机组成,当动力电池电量不足时,通过增程器发电为驱动电动机提供电能。动力电池和驱动电动机的类型与其池纯电动车一致,动力电池电量充足时,为驱动电动机提供电能。传动系统中可以是各种变速装置。
二、增程式纯电动汽车基本工作模式
由于当前储能技术的限制,纯电动汽车一次充电的行驶里程比传统汽车少得多。纯电动汽车的这一现状,对于习惯传统汽车的现代社会,会使人们产生“里程焦虑”而影响电动汽车的使用意愿。研究表明,作为代步工具,大多数人日常使用汽车的范围在60km。如果在这一范围内普遍使用电动汽车,将显著减少燃油消耗和降低排放。对于40mile以上的距离,则依靠增程器提供能量,大幅提高电动汽车的行驶里程,克服“里程焦虑”。由此,如果不考虑停车和充电过程,EREV的基本工作模式即分为纯电动模式和增程模式。
①纯电动模式,属于电量消耗阶段。根据动力电池最佳工作区间特性,预先设计一个荷电状态SOC最低阂值SOCLOW,当电池SOC值处于这个阈值以上时,EREV处于纯电动模式。在纯电动模式,车辆与纯电动汽车一样,由动力电池提供能量,由驱动电动机提供行驶动力。
②增程模式,此阶段属于电量维持阶段。随着车辆在纯电动模式下运行,电池SOC逐渐降低,当低于设定阈值时,如果再继续使用电池,将会减少电池的使用寿命。这时,应当启动增程器,利用增程器发出的电能提供驱动电动机行驶,同时,多余的部分电能为电池充电,使电池SOC略微增加至预定阈值SOChi,并保持SOC处于前述两个闭值之间,即满足SOC1m≤SOC≤SOCh,直至停车充电,将电池充满,之后车辆行驶时,又进入纯电动模式。
某增程式纯电动汽车电池SOC的仿真时间历程如图2-119所示。从图119中可以明显看出前期SOC的下降趋势,此时车辆处于纯电动模式,后期SOC处于波动状态,表明处于增程模式。