混合动力汽车再生制动系统损耗分析与控制策略
发布时间：2021-06-21 13:12
近些年来,新能源汽车的研究进入了一段高速发展时期。由于混合动力汽车既能够降低排放和保持良好的经济性,又有着可靠地行驶里程,是作为新能源汽车取代传统汽车的理想过渡车型之一。再生制动是混合动力汽车提高续航里程的一项重要技术。在车辆进行制动时,传统汽车将动能转化为摩擦热能损失掉了,再生制动则通过电机将动能转化为电能储存在电池之中,从而达到回收目的。整个再生制动回收过程是由两条功率流组成,一条电制动功率流,一条液压制动功率流;液压制动由于技术成熟,可以保证整车的安全性和平稳性,而电制动功率流的回收效率与各部分损耗则直接影响了回收能量的多少。本文旨在以某款前后双电机混合动力汽车为研究平台,首先对电制动功率流传递过程中永磁同步电机的损失机理进行了分析,然后综合考虑了各关键部件如CVT等对电功率流损失的影响,分别建立前后轴联合效率模型,且提出了相应的再生制动分配策略,具体研究内容如下:⑴对本文研究的前后双电机混合动力汽车进行了整车力学分析并引出了I曲线。分别就理想制动力分配方法、最大能量回收制动力分配法、并行制动力分配法三类分配策略各自特点进行简要阐述;引入相关的ECE制动法规,用以对前后制动力的大...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
前后双电机混合动力汽车结构示意图
重庆大学硕士学位论文8最大扭矩135NmISG电机峰值功率额定功率最大扭矩281489.13kWkWNm后电机峰值功率额定功率最大扭矩2713.5171.9kWkWNm动力电池类型额定容量标称电压锂离子电池38.43288AhVCVT速比范围[0.4,2.5]前主减速器速比4.46后主减速器速比3.402.2汽车制动力分析与I曲线对于传统汽车而言，汽车的制动性能一直以来都是一项汽车重要的安全指标。汽车需要按照驾驶员意图进行减速或停车，通过制动动力学理论对前后制动力进行合理分配就可以保证汽车的安全性与稳定性[21]。而相对于传统汽车，整体的制动动力学理论并没有发生改变，但是由于新能源汽车有电机电池的存在，也就可以完成再生制动这种特定的制动方式。2.2.1制动力动力学分析忽略汽车制动过程中的滚动阻力偶矩、惯性力偶矩与汽车受到的空气阻力，对在水平路面上的汽车进行受力分析：abLZ1FjFgGhZ2FXb1FXb2F图2.2制动时车辆受力图Figure2.2Vehicleforcediagramduringbraking如图所示，当驾驶员踏下制动踏板，整车制动强度为z时，制动时车辆的前后车轮受到的法向反作用力Z1F、Z2F为：
3电制动系统各关键部件的建模153电制动系统各关键部件的建模本文采用的是前后双电机的结构布局，从车前端依次为：CVT、前电机、电池、后电机。其中电机均为交流永磁同步电机（PMSM），前电机峰值扭矩较小，后电机峰值扭矩较大；变速器为CVT变速器，位于前电机前部；电池为磷酸铁锂电池。本章将从建立各个部件的损耗模型出发，深入探讨各个部件的损耗机理，找出影响各个部件效率大小的影响因素，建立合适的效率模型。3.1永磁同步电机模型永磁同步电机相比传统感应单机，具有起动转矩大，力能指标好，功率因数高等优势[28]。其原因在于相对于直流电机，永磁同步电机没有换向器与电刷；而相对于一般的交流电机而言，永磁同步电机没有励磁电流，因此其定子电流和定子铜耗也大大降低。永磁同步电机转子参数可测，且有很好的控制性能，也可以为新能源汽车实现发电工作。同时永磁同步电机体积孝重量轻，高性能永磁材料的应用，是的其功率密度有了很大的提高。因为诸多优点，使得永磁同步电机在国内外新能源汽车研究中得到了广泛的应用。图3.1永磁同步电机分类Figure3.1ClassificationofthePMSM永磁同步电机的转子位置不同，其电机的运行性能、控制方法、制造工艺也各不相同。目前永磁同步电机分为表面式与内置式，而表面式永磁同步电机又分为表贴式和内嵌式，表面式永磁同步电机属于隐性电机，永磁体处于转子表面，体积孝转动惯性也较小，具有良好的线性特性。内置式永磁同步电机属于凸极电机，所以线性没有表面式永磁同步电机好。本文采用的两个电机均为表贴式永磁同步电机[29]。一般而言，在搭建PMSM模型时，会忽略电机的铁芯饱和、涡流损失等等。我们先忽略这些影响，建立简单模型进行分析，在后面提出各个影响因素并加以探讨。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外氢燃料电池汽车发展状况与未来展望[J]. 储鑫,周劲松,刘东华,周康宁. 汽车实用技术. 2019(04)
[2]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[3]Multi-objective parameter optimization for a single-shaft series-parallel plug-in hybrid electric bus using genetic algorithm[J]. CHEN Zheng,ZHOU LiYan,SUN Yong,MA ZiLin,HAN ZongQi. Science China（Technological Sciences）. 2016(08)
[4]基于工况识别的混合动力汽车能量管理策略优化[J]. 刘永刚,解庆波,秦大同,雷贞贞. 机械传动. 2016(05)
[5]上汽荣威550插电式混合动力系统的特点[J]. 冷宏祥,葛海龙,孙俊,许政,王磊,王健,罗思东,栾云飞. 科技导报. 2016(06)
[6]长安:混合动力技术的领先与突破[J]. 时代汽车. 2014(10)
[7]液压再生制动系统的能量回收效率研究[J]. 郭杨严,宁晓斌,魏东. 机电工程. 2014(06)
[8]德国新能源汽车产业政策及其启示[J]. 陈翌,孔德洋. 德国研究. 2014(01)
[9]混合动力,这次没电池[J]. 宋菲. 产品可靠性报告. 2013(06)
[10]我国工业化中的能源问题解决措施研究[J]. 唐雄,李世祥,何通通. 理论月刊. 2013(01)
博士论文
[1]并联式液压混合动力车辆结构方案与能量控制研究[D]. 董晗.吉林大学 2015
[2]基于驾驶意图与工况识别的插电式混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 杨官龙.重庆大学 2014
[3]并联式混合动力汽车能量管理策略优化研究[D]. 吴剑.山东大学 2008
硕士论文
[1]基于CVT的插电式混合动力汽车速比分级控制策略[D]. 郭子涵.重庆大学 2018
[2]计及CVT功率损失的插电式混合动力汽车再生制动控制策略研究[D]. 何小龙.重庆大学 2018
[3]插电式混合动力汽车制动模式切换协调控制策略[D]. 王超.重庆大学 2018
[4]混合动力汽车瞬时最优控制策略的研究[D]. 孙芳科.山东大学 2018
[5]四驱混合动力汽车能量管理优化策略研究[D]. 司远.合肥工业大学 2017
[6]基于动态规划的并联混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 朱翔.合肥工业大学 2017
[7]增程式电动汽车动力系统参数匹配与仿真优化研究[D]. 张方强.浙江大学 2017
[8]车辆电液混合动力传动系统研究[D]. 李彭熙.重庆大学 2016
[9]插电式四驱混合动力汽车动力系统参数匹配及控制策略研究[D]. 程飞.合肥工业大学 2016
[10]装有CVT的PHEV关键参数匹配与能量管理研究[D]. 伏开飞.重庆大学 2015
本文编号：3240739
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
前后双电机混合动力汽车结构示意图
重庆大学硕士学位论文8最大扭矩135NmISG电机峰值功率额定功率最大扭矩281489.13kWkWNm后电机峰值功率额定功率最大扭矩2713.5171.9kWkWNm动力电池类型额定容量标称电压锂离子电池38.43288AhVCVT速比范围[0.4,2.5]前主减速器速比4.46后主减速器速比3.402.2汽车制动力分析与I曲线对于传统汽车而言，汽车的制动性能一直以来都是一项汽车重要的安全指标。汽车需要按照驾驶员意图进行减速或停车，通过制动动力学理论对前后制动力进行合理分配就可以保证汽车的安全性与稳定性[21]。而相对于传统汽车，整体的制动动力学理论并没有发生改变，但是由于新能源汽车有电机电池的存在，也就可以完成再生制动这种特定的制动方式。2.2.1制动力动力学分析忽略汽车制动过程中的滚动阻力偶矩、惯性力偶矩与汽车受到的空气阻力，对在水平路面上的汽车进行受力分析：abLZ1FjFgGhZ2FXb1FXb2F图2.2制动时车辆受力图Figure2.2Vehicleforcediagramduringbraking如图所示，当驾驶员踏下制动踏板，整车制动强度为z时，制动时车辆的前后车轮受到的法向反作用力Z1F、Z2F为：
3电制动系统各关键部件的建模153电制动系统各关键部件的建模本文采用的是前后双电机的结构布局，从车前端依次为：CVT、前电机、电池、后电机。其中电机均为交流永磁同步电机（PMSM），前电机峰值扭矩较小，后电机峰值扭矩较大；变速器为CVT变速器，位于前电机前部；电池为磷酸铁锂电池。本章将从建立各个部件的损耗模型出发，深入探讨各个部件的损耗机理，找出影响各个部件效率大小的影响因素，建立合适的效率模型。3.1永磁同步电机模型永磁同步电机相比传统感应单机，具有起动转矩大，力能指标好，功率因数高等优势[28]。其原因在于相对于直流电机，永磁同步电机没有换向器与电刷；而相对于一般的交流电机而言，永磁同步电机没有励磁电流，因此其定子电流和定子铜耗也大大降低。永磁同步电机转子参数可测，且有很好的控制性能，也可以为新能源汽车实现发电工作。同时永磁同步电机体积孝重量轻，高性能永磁材料的应用，是的其功率密度有了很大的提高。因为诸多优点，使得永磁同步电机在国内外新能源汽车研究中得到了广泛的应用。图3.1永磁同步电机分类Figure3.1ClassificationofthePMSM永磁同步电机的转子位置不同，其电机的运行性能、控制方法、制造工艺也各不相同。目前永磁同步电机分为表面式与内置式，而表面式永磁同步电机又分为表贴式和内嵌式，表面式永磁同步电机属于隐性电机，永磁体处于转子表面，体积孝转动惯性也较小，具有良好的线性特性。内置式永磁同步电机属于凸极电机，所以线性没有表面式永磁同步电机好。本文采用的两个电机均为表贴式永磁同步电机[29]。一般而言，在搭建PMSM模型时，会忽略电机的铁芯饱和、涡流损失等等。我们先忽略这些影响，建立简单模型进行分析，在后面提出各个影响因素并加以探讨。
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外氢燃料电池汽车发展状况与未来展望[J]. 储鑫,周劲松,刘东华,周康宁. 汽车实用技术. 2019(04)
[2]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[3]Multi-objective parameter optimization for a single-shaft series-parallel plug-in hybrid electric bus using genetic algorithm[J]. CHEN Zheng,ZHOU LiYan,SUN Yong,MA ZiLin,HAN ZongQi. Science China（Technological Sciences）. 2016(08)
[4]基于工况识别的混合动力汽车能量管理策略优化[J]. 刘永刚,解庆波,秦大同,雷贞贞. 机械传动. 2016(05)
[5]上汽荣威550插电式混合动力系统的特点[J]. 冷宏祥,葛海龙,孙俊,许政,王磊,王健,罗思东,栾云飞. 科技导报. 2016(06)
[6]长安:混合动力技术的领先与突破[J]. 时代汽车. 2014(10)
[7]液压再生制动系统的能量回收效率研究[J]. 郭杨严,宁晓斌,魏东. 机电工程. 2014(06)
[8]德国新能源汽车产业政策及其启示[J]. 陈翌,孔德洋. 德国研究. 2014(01)
[9]混合动力,这次没电池[J]. 宋菲. 产品可靠性报告. 2013(06)
[10]我国工业化中的能源问题解决措施研究[J]. 唐雄,李世祥,何通通. 理论月刊. 2013(01)
博士论文
[1]并联式液压混合动力车辆结构方案与能量控制研究[D]. 董晗.吉林大学 2015
[2]基于驾驶意图与工况识别的插电式混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 杨官龙.重庆大学 2014
[3]并联式混合动力汽车能量管理策略优化研究[D]. 吴剑.山东大学 2008
硕士论文
[1]基于CVT的插电式混合动力汽车速比分级控制策略[D]. 郭子涵.重庆大学 2018
[2]计及CVT功率损失的插电式混合动力汽车再生制动控制策略研究[D]. 何小龙.重庆大学 2018
[3]插电式混合动力汽车制动模式切换协调控制策略[D]. 王超.重庆大学 2018
[4]混合动力汽车瞬时最优控制策略的研究[D]. 孙芳科.山东大学 2018
[5]四驱混合动力汽车能量管理优化策略研究[D]. 司远.合肥工业大学 2017
[6]基于动态规划的并联混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 朱翔.合肥工业大学 2017
[7]增程式电动汽车动力系统参数匹配与仿真优化研究[D]. 张方强.浙江大学 2017
[8]车辆电液混合动力传动系统研究[D]. 李彭熙.重庆大学 2016
[9]插电式四驱混合动力汽车动力系统参数匹配及控制策略研究[D]. 程飞.合肥工业大学 2016
[10]装有CVT的PHEV关键参数匹配与能量管理研究[D]. 伏开飞.重庆大学 2015
本文编号：3240739
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