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双电机动力耦合驱动系统结构及控制策略研究
| 论文题名： | 双电机动力耦合驱动系统结构及控制策略研究 |
| 关键词： | 纯电动汽车;双电机驱动系统;参数匹配;功率分配;模糊控制;模式切换 |
| 摘要： | 随着人们对出行要求的不断提高，汽车保有量在近些年大幅提高，大量内燃机汽车带来的环境污染，能源消耗等问题日益尖锐，在政府的大力倡导下，发展纯电动汽车成为车企部署未来战略的必经之路。相较于内燃机汽车而言，纯电动汽车在排放、噪声和能量利用率等方面具有显著优势。但是，目前开发的单电机直驱型纯电动汽车续驶里程短，动力性差等问题使其难以取代内燃机汽车，在市场上难以获得消费者的青睐。在电池技术未得到突破性的发展之前，为了改善这一状况，本文致力于对新驱动构型进行研究，以双电机为核心设计驱动构型，完成以下研究： （1）分别介绍双电机独立驱动与耦合驱动的结构，阐述其各自的优劣势，分析比较后选定研究重点为耦合驱动结构，并从理论出发分析其节能原理。突破专利保护，设计出一款结构简单，具备四种驱动模式的新型双电机驱动系统，其模式转换机构以滚柱离合器为核心，鉴于滚柱离合器传递扭矩能力大、拖拽转矩小等优点，整个机构的尺寸可以得到很好的控制。详细介绍了该系统中各种工作模式的实现过程与适用工况，并对转矩转速特性进行分析。 （2）根据整车性能要求与车辆动力学方程对双电机驱动系统进行动力参数的匹配，并基于多种标准工况的需求功率分布情况对两个电机完成功率分配。考虑到系统各参数之间会相互关联，为协调各方面影响从而得到整体性能最优的情况，以百公里加速时间和能耗比为研究目标，运用遗传算法对匹配的参数进行进一步优化。结果表明优化后的参数可以提升车辆的加速性能和经济性能。 （3）对设计的双电机新构型进行控制架构的分析，考虑到驾驶风格对车辆性能的影响，对驾驶员模型采用模糊控制，并在需求转矩模块中对扭矩载荷系数和踏板开度关系进行修正。在能量管理模块中，以系统消耗能量最小为目标，建立模式识别模型，制定工作模式切换条件。同时增加时间阈值解决车辆频繁切换工作模式的问题。为减少模式切换过程中导致的冲击，分析动力系统中电机的动态特性，制定合理的模式切换控制策略。 （4）在Matlab/simulink中搭建整车模型，验证双电机动力耦合系统在标准工况下的动力性能和经济性能，并与单电机直驱型驱动结构进行性能对比。仿真结果表明，采用本文设计的结构和控制策略后，车辆各方面性能均优于原车型，在成本变化不大的情况下，可有效提升车辆的续驶里程。同时，模式切换时冲击度较低，不会对舒适性产生影响。 |
| 作者： | 盛家炜 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 田晋跃 |
| 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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