雙電機構(gòu)型節(jié)能論文范文

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1雙電機構(gòu)型動力系統(tǒng)參數(shù)匹配

動力系統(tǒng)參數(shù)匹配首先依據(jù)車輛動力學(xué)指標進行整車參數(shù)匹配，然后通過對常用工況進行數(shù)理統(tǒng)計，對雙電機功能進行劃分，進而確定雙電機參數(shù)。目標車型參數(shù)及動力性指標如表3所示，匹配出的電機MG1和MG2的MAP圖如圖3和圖4所示。

1.1整車參數(shù)匹配整車峰值功率應(yīng)該滿足最高車速、最大爬坡度和百公里加速時間的要求[4]，因此峰值功率應(yīng)該取三者之中的最大值。整車最大傳動比需要滿足的條件：車輪獲得的最大驅(qū)動力應(yīng)該滿足最大爬坡度的要求[6]。當(dāng)車速為20km/h時，車輛傳動系總傳動比i對應(yīng)的車輪獲得的驅(qū)動力、車輛爬坡時受到的阻力和動力電機能提供的最大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩三個變量的變化趨勢如下圖6所示。車輛的驅(qū)動力應(yīng)該能夠滿足最大爬坡度的要求，則車輛的驅(qū)動力需要大于車輛受到的爬坡阻力。即圖中黑色的車輪獲得的最大驅(qū)動力的坐標需要大于紅色的行駛時爬坡阻力的坐標。這樣可以得到整車傳動系總傳動比的變化范圍為。

1.2雙電機參數(shù)匹配雙電機的功能劃分主要是結(jié)合工作模式和整車電機性能參數(shù)，確定電機MG1和電機MG2的性能參數(shù)。在整車參數(shù)匹配的基礎(chǔ)上，兩個電機的參數(shù)匹配應(yīng)該滿足如下條件：（1）兩個電機的聯(lián)合工作區(qū)域應(yīng)不小于前面匹配的整車電機工作區(qū)域；（2）兩個電機合理進行功率劃分，使雙電機單獨工作區(qū)域與耦合工作區(qū)域的合理分布。（3）盡量提高兩個電機的高效率區(qū)間利用率。兩個電機高效率區(qū)間的利用率與電機的頻繁工作區(qū)域密切相關(guān)。而頻繁工作區(qū)與車輛的行駛工況息息相關(guān)，因此有必要對常用試驗循環(huán)工況的電機工作點和車速頻次進行數(shù)理統(tǒng)計分析，最終得到電機工作頻次較高區(qū)域，來對雙電機的功能進行劃分。如表4所示，本文通過對常用測試工況進行數(shù)理統(tǒng)計，得到電機工作的高頻車速區(qū)間為0~20km/h區(qū)間和35~55km/h區(qū)間。這樣可以對兩個電機進行功能劃分，MG2為主電機，滿足整車穩(wěn)態(tài)功率需求。MG1為輔助電機，滿足整車瞬態(tài)功率需求。同時兩個電機的高效率區(qū)盡可能覆蓋統(tǒng)計的高頻車速區(qū)間。

2雙電機構(gòu)型控制策略

本文構(gòu)型采用的控制策略軟件架構(gòu)如下所示，控制策略主要分為需求轉(zhuǎn)矩計算、模式識別和需求轉(zhuǎn)矩分配三部分。需求轉(zhuǎn)矩計算主要采取如圖7所示的計算框圖。當(dāng)車輛在急加速工況時會出現(xiàn)動力不足的情況，故需要施加補償轉(zhuǎn)矩。補償轉(zhuǎn)矩主要為了彌補車輛急加速工況下的轉(zhuǎn)矩需求。本文根據(jù)加速踏板開度及加速踏板開度變化率，將加速工況分為平緩加速、一般加速和急加速三種工況[8]，分別設(shè)定不同踏板開度和變化率閾值。當(dāng)油門踏板給出一個需求轉(zhuǎn)矩時，通過對比電機MG1單獨工作時的電功率；電機MG2單獨工作時的電功率；電機MG1和MG2按照轉(zhuǎn)矩耦合模式工作時的電功率；電機MG1和電機MG2按照轉(zhuǎn)速耦合模式工作時的電功率，取電功率最小所對應(yīng)的模式即為當(dāng)前的工作模式。即實時計算當(dāng)前狀態(tài)下本構(gòu)型的四種工作模式下每種模式的需求功率，最終選取需求功率最小的那種模式作為當(dāng)前狀態(tài)下的工作模式。對于HEV而言，基于瞬時優(yōu)化的控制策略的關(guān)鍵在于如何轉(zhuǎn)化油電轉(zhuǎn)化系數(shù)。而對于雙電機構(gòu)型純電動車而言，并不存在這個問題。基于瞬態(tài)優(yōu)化的模式識別策略的核心，就是找出當(dāng)前需求轉(zhuǎn)矩下的最優(yōu)工作點，最優(yōu)工作點滿足消耗電功率最小。找到對應(yīng)的最優(yōu)工作模式后，則對于每種工作模式下的轉(zhuǎn)矩分配策略相應(yīng)獲得。

3仿真結(jié)果分析

通過在MATLAB/Simulink中建立離線仿真模型，可以對比分析雙電機構(gòu)型與單電機構(gòu)型的能耗情況。圖11、圖12和圖13分別是NEDC工況下電機工作點分布圖。結(jié)合前文中的電機MG的MAP圖2，電機MG1和電機MG2的MAP圖4和圖5，由圖中可以看出NEDC工況下雙電機構(gòu)型的電機工作點的負荷率明顯高于單電機構(gòu)型，這樣雙電機構(gòu)型的平均工作效率將高于單電機構(gòu)型。同樣，結(jié)合前文的圖2、圖4和圖5，由圖14、圖15和圖16可以看出UDDS工況下兩種構(gòu)型的電機工作點分布呈現(xiàn)同樣的規(guī)律。表6為五種常用循環(huán)測試工況下，雙電機構(gòu)型相對于單電機構(gòu)型的百公里能耗仿真數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示UDDS工況下雙電機構(gòu)型節(jié)能潛力最大，達到12.63%，JC08工況下雙電機構(gòu)型節(jié)能潛力相對較小，但也達到8.95%，平均來看雙電機構(gòu)型相對于單電機構(gòu)型的節(jié)能潛力達到10%左右，節(jié)能潛力非常可觀。

4結(jié)論

本文提出一種能實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速耦合的雙電機構(gòu)型純電動汽車動力系統(tǒng)新構(gòu)型，在模式分析的基礎(chǔ)上完成了參數(shù)匹配和控制策略研究，并通過仿真驗證了該構(gòu)型的節(jié)能潛力。結(jié)果顯示，雙電機構(gòu)型相對于傳統(tǒng)單電機構(gòu)型的節(jié)能潛力達到10%左右。

作者：王軍年劉德春張運昌孫文初亮單位：吉林大學(xué)汽車仿真與控制國家重點實驗室重慶理工大學(xué)汽車零部件先進制造技術(shù)教育部重點實驗室