双驱纯电动汽车动力传动系统设计与仿真

发布时间：2017-07-18 12:19

  本文关键词：双驱纯电动汽车动力传动系统设计与仿真

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【摘要】：随着石油资源的日益匮乏与环境污染问题的不断加重,纯电动汽车已成为未来汽车工业发展的主要方向。在纯电动汽车电池技术还未突破创新的今天,通过研究纯电动汽车动力传动系统参数匹配方法与整车综合控制策略,提高纯电动汽车续驶里程降低整车生产使用成本,是纯电动汽车技术发展亟待解决的问题和主要研究方向之一。针对以上问题,本文依托于重庆市基础科学与前沿技术研究专项课题(项目编号:CSTC2015jcyj A60005)“基于双电机驱动的纯电动汽车动力传动系统设计理论与控制方法”,以多动力源动力耦合传动技术为基础,提出了采用行星齿轮与固定轴齿轮进行动力耦合的新型双驱纯电动汽车动力传动系统,并开展了以下方面的研究:(1)在深入研究多动力源耦合传动机理及分析现有双驱纯电动汽车动力传动系统结构及工作模式特点的基础上,提出了一种具有主/辅电机单独驱动、主/辅电机转矩耦合驱动和主/辅电机转速耦合驱动四种工作模式的新型双驱纯电动汽车动力传动系统。(2)充分考虑双驱纯电动汽车动力传动系统各种工作模式对应的车辆行驶工况,通过对几种典型循环工况车速、需求功率和需求扭矩的频率统计分析,探究了一种以传统功率匹配方法为基础,以整车动力性为约束条件,以双驱纯电动汽车动力传动系统高效率运行为目标,基于循环工况特征参数统计分析的动力传动系统参数匹配方法。解决了一般功率匹配在如何分配双驱纯电动汽车两个驱动电机功率方面所存在的不足,确定了主驱动电机和辅助驱动电机的性能参数和传动系速比。(3)整车能量管理策略的制定。对双驱纯电动汽车动力传动系统四种工作模式下的系统效率进行了研究,在此基础上提出了基于系统效率最优的模式转换控制策略和转矩耦合、转速耦合模式下的动力分配策略,获得了基于规则的模式转换条件。仿真结果表明,相对于单电机减速驱动系统,所提出的新型双驱纯电动汽车动力传动系统有更好的节能潜力,在低速时有更好的加速性能和爬坡能力,其动力性满足整车设计需求。
【关键词】：双驱纯电动汽车 动力传动系统 参数匹配 能量管理
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 论文研究背景及意义9-10
• 1.2 纯电动汽车动力传动系统发展现状10-15
• 1.2.1 单电机集中式驱动11-12
• 1.2.2 多电机独立驱动12-14
• 1.2.3 双电机耦合驱动14-15
• 1.3 纯电动汽车驱动系统国内外研究现状15-17
• 1.3.1 动力传动系统匹配设计方面15-16
• 1.3.2 传动系统控制策略优化方面16
• 1.3.3 能量回馈控制方面16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 2 新型双驱纯电动汽车动力传动系统构型设计研究19-37
• 2.1 前言19
• 2.2 多动力源耦合传动机理研究19-22
• 2.2.1 转矩耦合配置机理19-20
• 2.2.2 转速耦合配置机理20-21
• 2.2.3 牵引力耦合配置机理21-22
• 2.2.4 混和耦合配置机理22
• 2.3 行星齿轮耦合传动分析22-23
• 2.3.1 行星齿轮传动特性分析22-23
• 2.4 现有双驱纯电动汽车动力传动系统结构及工作模式分析23-27
• 2.4.1 双电机转矩耦合结构23-25
• 2.4.2 双电机转速耦合结构25-26
• 2.4.3 兼有转矩耦合与转速耦合双驱纯电动汽车动力传动系统结构26-27
• 2.5 新型双驱纯电动汽车动力传动系统27-33
• 2.5.1 新型双驱纯电动汽车动力传动系统结构分析27-28
• 2.5.2 新型双驱纯电动汽车动力传动系统工作模式分析28-30
• 2.5.3 新型双驱纯电动汽车动力传动系统主电机单独驱动模式分析30-31
• 2.5.4 新型双驱纯电动汽车动力传动系统辅助电机单独驱动模式分析31-32
• 2.5.5 新型双驱纯电动汽车动力传动系统转矩耦合工作模式分析32
• 2.5.6 新型双驱纯电动汽车动力传动系统转速耦合工作模式分析32-33
• 2.6 双驱纯电动汽车动力传动系统节能机理分析33-35
• 2.6.1 单电机+减速器或多挡变速器的纯电动汽车电机工作区域分析33-34
• 2.6.2 双驱纯电动汽车电机工作区域分析34-35
• 2.7 本章小结35-37
• 3 双驱纯电动汽车动力传动系统参数匹配37-59
• 3.1 引言37
• 3.2 驱动电机类型的选择37-38
• 3.3 基于动力性指标的双驱纯电动汽车整车总功率匹配38-42
• 3.3.0 纯电动汽车动力性能指标分析38-39
• 3.3.1 最高车速时的功率需求39-40
• 3.3.2 最大爬坡度时的功率需求40-41
• 3.3.3 加速时的功率需求41-42
• 3.4 基于循环工况的双驱纯电动汽车整车电机功率匹配42-53
• 3.4.1 典型循环工况43-44
• 3.4.2 典型循环工况统计分析44-53
• 3.5 双驱纯电动汽车驱动整车最大扭矩匹配53
• 3.5.1 满足最大爬坡度的最大转矩53
• 3.5.2 满足起步加速的最大转矩53
• 3.6 纯电动汽车整车最高转速及整车传动比匹配53-55
• 3.7 双驱纯电动汽车整车动力电池组参数匹配55-57
• 3.8 本章小结57-59
• 4 双驱纯电动汽车整车能量管理策略研究59-69
• 4.1 引言59
• 4.2 双驱纯电动汽车动力系统效率数值建模59-60
• 4.2.1 电池效率数值模型59-60
• 4.2.2 电机效率数值模型60
• 4.3 基于系统效率最优模式转换策略60-65
• 4.3.1 单电机驱动工作模式下的系统最优效率61-62
• 4.3.2 双电机驱动工作模式下的系统最优效率62-64
• 4.3.3 双驱纯电动汽车系统最优效率64-65
• 4.4 基于规则的模式转换控制策略65-66
• 4.5 基于系统效率最优动力分配控制策略66-68
• 4.5.1 转矩耦合动力分配控制策略67
• 4.5.2 转速耦合动力分配控制策略67-68
• 4.6 本章小结68-69
• 5 双驱纯电动汽车动力传动系统仿真分析69-77
• 5.1 引言69
• 5.2 动力性仿真分析69-71
• 5.2.1 加速性能及最高车速仿真分析70
• 5.2.2 爬坡度仿真分析70-71
• 5.3 经济性仿真分析71-76
• 5.3.1 双驱纯电动汽车离线仿真建模71
• 5.3.2 循环工况车速跟随与工作模式转换情况71-74
• 5.3.3 不同工况经济性能对比分析74-76
• 5.4 本章小结76-77
• 6 全文总结77-79
• 6.1 全文总结77-79
• 致谢79-81
• 参考文献81-85
• 附录85
• A 作者在攻读学位期间发表的论文85
• B 作者在攻读学位期间申请的专利85
• C 作者在攻读学位期间参加的科研项目85

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