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混联式混合动力客车模式切换稳定性分析及失稳控制
| 论文题名： | 混联式混合动力客车模式切换稳定性分析及失稳控制 |
| 关键词： | 混合动力客车;传动系统;模式切换;稳定性分析;失稳控制 |
| 摘要： | 混联式混合动力客车综合了串联式与并联式的优势，满足城市公交客车频繁启停和大功率驱动的需求，成为当前城市公交客车实现低油耗和低排放的最佳选择。混合动力客车进行模式切换时，动力传动部件运行状态发生突变，混合动力客车传动系统表现出复杂的动力学行为，影响模式切换稳定性。因此，本文以同轴混联式混合动力客车纯电动模式切换至混合驱动模式为例，探究了离合器这一关键执行元件接合过程对模式切换的影响，揭示了混合动力客车模式切换稳定性随关键运行参数的变化规律，并设计了相应的失稳控制方法。主要研究内容如下： 首先，以某款同轴混联式混合动力客车为研究对象，分析了其动力传动系统的结构特征及工作模式，明晰了混合动力客车在不同工作模式下的能量流动规律，并建立了用于混合动力客车模式切换稳定性研究的数学模型。 其次，基于LuGre摩擦模型推导了离合器滑摩状态下的传递转矩，建立了混合动力客车传动系统模式切换过程非线性动力学模型。利用Routh-Hurwitz定理和分岔理论探究了离合器转速差对混合动力客车传动系统模式切换过程稳定性的影响规律，确定了混合动力客车传动系统模式切换过程的运行稳定域。 再次，考虑离合器接触与锁止引发的瞬态轴系冲击，建立了混合动力客车传动系统模式切换临界非线性动力学模型。应用分岔理论求解轴系冲击与电磁参数的双参数耦合分岔集，对混合动力客车传动系统模式切换临界运行区域进行划分，利用数值仿真分析了混合动力客车传动系统不同运行区域的非线性动力学行为。 然后，针对由离合器接合引发的混合动力客车模式切换失稳问题，基于LaSalle不变集定理设计了模式切换失稳控制方法，扩大了混合动力客车模式切换运行稳定域，对模式切换下驱动电机转速进行持续追踪，抑制了驱动电机转速的无规则振荡，利用理论分析和数值仿真验证了模式切换失稳控制方法的有效性。 最后，利用现有的混联式混合动力客车平台，进行了混合动力客车纯电动模式切换至混合驱动模式的实车道路试验。试验结果验证了混合动力客车模式切换稳定性理论分析的正确性，且所设计的模式切换失稳控制方法能够有效减小车速下降幅度，并降低车辆的纵向冲击度约46%。 |
| 作者： | 严炎智 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 何仁 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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