ハイブリッド車の加減速運動のプラントモデル

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プラントモデル

自動車の加減速運動

電気自動車の加減速運動

ハイブリッド車の加減速運動

公開日:2020/12/27　　　　　　　　　

前提知識
　・電気自動車の加減速運動モデル
　・ハイブリッドシステム
　・WLTCモード

■ハイブリッド自動車の加減速運動モデル
こちらで説明した電気自動車の加減速運動モデルをベースに、同様に前方に加減速するハイブリッド自動車のモデルを作ります。ハイブリッドのタイプはシリーズハイブリッドになります。

モデルの構成は以下のとおり。

＜目標モータートルク算出モデル、車両運動モデル＞
こちらで説明したものと同じものを使用しています。車速を目標車速に追従するようにPID制御でトルクコントロールしており、車両運動モデルは与えられたトルクから車速を演算しています。

＜目標エンジントルク/回転数算出モデル＞
目標モータートルクを実現するための出力が、バッテリーからの出力だけでは賄えない時、またはバッテリーの容量が低下してきた時にエンジンを運転して発電します。エンジンは駆動軸と繋がっていないため、自由に回転数とトルクを決める事ができるので、燃費が最も良い領域で運転させる方が良いです。ただし低車速時にエンジンをたくさん回すと、ドライバーにとっては不快な音になるので、車速と目標トルクに応じて目標回転を上げていきます。

＜エンジン/ジェネレータモデル＞
モデル簡素化のため、エンジントルク/回転数は目標エンジントルク/回転数の一次遅れで実現できるとします。エンジントルクと/回転数に対して発電効率を掛けてジェネレータの出力が決まります。また燃費計算用として、BSCF(燃料消費率)から燃料消費量を算出します。

＜モーターモデル＞
こちらで説明したモーターモデルをベースに、ジェネレータの発電量を考慮したものになっており、実現できるトルクはバッテリーとジェネレータの出力によって制限されます。

＜バッテリーモデル＞
こちらで説明したバッテリーモデルをベースに、ジェネレータの発電量を考慮したものになっており、モーターによる放電量とジェネレータによる充電量の収支でバッテリー容量が決まります。

■Scilabによる設計、シミュレーション結果
＜Scilabモデル＞
こちら⇒car3.zip
※参考：pythonのプログラムはこちら⇒evcar.zip

＜パラメータ＞
NISSAN キックス(2020年調べ)の特性を入れてます。一部メーカー公表値ではなく私の概算があります。cd値や前面投影面積から走行抵抗を求める方法はこちら。

＜シミュレーション結果＞
以下のとおり。車速はWLTCモードを入力しています。

＜燃費のメーカー公表値との比較＞
キックスの燃費のメーカー公表値は21.6km/Lであるのに対し、シミュレーション結果は約1480秒時点(国内は1480秒までの測定のため)で約23km/Lと、シミュレーション結果の方が良い結果になりました。この理由は以下パラメータが概算値あるいは私が「これくらいかなぁ」と適当に入れた値であるからです。

　・ BSFC
　・車両消費電流
　・走行抵抗
　・モーター/ジェネレータの発電効率
　・バッテリーの単位時間当たりの充放電可能量

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