双电机构型纯电动轿车动力系统匹配与控制策略研究

【摘要】近年来随着对生活质量要求的提高和环保意识的觉醒,人们对环保问题及能源安全给予了极大的关注。纯电动汽车作为一种以电能为唯一能源、具有零排放优势的车辆,成为一种具有广泛发展前景的车辆。当前世界各国和政府为了推广纯电动汽车,不断推出各种经济补贴和政策优惠。然而受限于续驶里程短和价格昂贵等因素,纯电动汽车的大规模推广和被广泛接受还要经历一段时期。本文提出了一种双电机纯电动车新构型,意在提高纯电动车的经济性和续驶里程。针对新构型本文主要从下述几个方面开展了研究工作：(1)本文首先分析了双电机构型相对传统单电机构型的节能机理和双电机耦合驱动的实现途径。然后分析了三种典型的双电机纯电动车构型的结构和动力学关系。通过分析总结三种构型的优缺点,本文提出了一种能够同时实现转矩耦合和转速耦合的双电机动力系统新构型。(2)针对双电机动力系统新构型,本文以满足动力性为目标对动力系统进行了初步参数匹配。本文从整车需求出发,首先对整车性能参数进行了匹配与分析。然后通过对工况的数理统计分析,确定了双电机的功能划分和匹配原则。在对双电机参数进行初步匹配的基础上,为了实现双电机功率的合理分配,本文采用粒子群优化算法对初步匹配的参数进行了优化。结果显示优化后的参数比初始参数有更好的经济性。(3)为了验证双电机构型的节能潜力,开发了针对本构型的控制策略。本文将控制策略划分为需求转矩计算、模式识别和需求转矩分配三个部分。本文设定需求转矩为基本需求转矩和加速补偿转矩之和,以实现动力性和经济性的平衡。本文制定了基于瞬态优化的模式识别策略,并利用瞬态优化的结果制定了基于规则的模式识别策略。本文转矩分配策略以利用电机高效率区间为原则。通过在MATLAB/Simulink中建立离线仿真模型,验证了控制策略的有效性及本构型相对于传统单电机构型的节能潜力。(4)动力系统参数优化和控制策略研究中驱动电机的效率MAP非常重要,为此本文探索了一种基于OPPeD仿真平台的永磁同步电机效率MAP获得方法。同时基于OPPeD的电机效率MAP的获得为构型的节能潜力的评价提供了评价基准。本文提出的双电机新构型对于解决当前纯电动车构型的“大马拉小车”现象和提高纯电动车的经济性具有重要的意义。在电池技术没有取得突破性进展之前,通过改变纯电动车的构型来提高经济性,进而延长纯电动车的续驶里程成为一种可能的解决途径。本文的研究为这种可能性提供了参考和理论依据。
【作者】刘德春；
【导师】初亮；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】双电机；纯电动；参数匹配；控制策略；

【参考文献】
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