负载隔离式电动客车动力匹配与控制策略研究

发布时间：2020-06-02 17:37

【摘要】：能源与环境问题是汽车工业可持续发展必须面临的严峻挑战。在此背景下,动力系统电动化已成为世界汽车发展的潮流,但纯电动汽车受限于当前动力电池技术水平,续驶里程较短成为制约其普及推广的关键因素之一,因此混合动力汽车兼顾传统内燃机汽车与纯电动汽车的优点,成为良好的解决途径。动力系统参数匹配和控制策略开发是混合动力汽车的两大核心技术,本文围绕负载隔离式电动客车动力匹配和控制策略等相关问题进行研究工作。负载隔离式电动客车动力元件主要包括储能电池,动力电池、发动机和发电机。其中储能电池具有能量密度较大、功率密度较小的特点,主要满足汽车续驶里程的能量要求;动力电池具有功率密度大、能量密度较小的属性,主要满足汽车行驶过程中的瞬时的大功率需求,发动机和发电机主要为动力电池供电,用来满足动力电池大倍率放电要求。发动机不直接与传动机构相连,所以不受汽车功率需求的影响,可始终工作在最佳经济区,实现了负载真正意义上的隔离。根据动力性和续驶里程需求选取合适的驱动电机、电池、发动机和发电机,需要对两组电池和发动机进行控制,使其工作在合适的区间内。本文基于AVL Cruise和Matlab Simulink联合仿真平台,对负载隔离电动汽车进行建模,用Simulink搭建控制策略,其中包括负载隔离控制策略,根据发动机的特性划分发动机工作区间,主要控制发动机工作在最佳经济区;制动能量回收控制策略,主要对制动过程中电机制动部分进行能量回收,同时对机械制动进行制动力分配;模式切换控制策略,主要是根据驾驶员意图对工作模式进行切换实现动力电池、储能电池与发动机的合理动力匹配。需对控制策略参数进行优化,搭建负载隔离式电动汽车的集成优化平台,以百公里油耗和百公里电耗为多目标,以动力性各项指标为约束,对控制策略的关键参数进行优化,结果表明:在满足动力性各项指标的前提下,优化后整车能耗较优化前降低8.7%。
【图文】：

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第二章负载隔离式电动客车工作模式分析动力系统合理程度直接决定车辆的性能。负载隔离式电动汽车具有多个能量源从而具有多种动力传递方式，不同的结构之间存在了一定差异，因此对负载隔离式电动汽车动力系统进行全面的分析是非常必要的，这也为后续的动力系统参数匹配和整车控制策略开发提供了理论基础。2.1 传统汽车动力系统传统型汽车的能量分析是混合动力汽车节能机理研究的重要基础，首先分析传统客车在不同城市循环工况下能量消耗和燃油经济性。传统汽车是通过发动机将燃料的化学能转换为机械能来驱动汽车行驶，能量传递路线为发动机将产生的能量传递给传动系，再通过传动系传给驱动轮，驱动轮克服行驶阻力实现驱动汽车的目的在这种动力传递路线中，存在着许多能量损失，真正用在克服汽车阻力的能量很少传统汽车车辆能量利用率低，这主要与发动机因素、传动系统因素、行驶工况等因素有关[41]，图 2.1 为某一传统汽车在城市循环工况中的能量消耗图。

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青岛大学硕士学位论文收到的控制信号经过逻辑判断和处理将电机负荷、动力电池开关、储能电池开发动机开关、发动机负荷、发电机开关、发电机负荷、前制动器制动力矩、后器制动力矩、工作模式等信号反馈到整车中，形成了闭合回路，这样就形成了隔离式电动汽车的动力系统，根据城市公交工况速度较慢、怠速时间长、制动较多的特点，负载隔离式电动汽车可以满足提高能量利用率的要求。负载隔离式电动汽车动力系统结构如图 2.3 所示。
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.72

【参考文献】