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原文传递基于链传动耦合器的双擎电动轿车控制策略研究

论文题名：	基于链传动耦合器的双擎电动轿车控制策略研究
关键词：	双擎电动轿车;控制策略;多体动力学分析;链传动耦合器
摘要：	本文在国家自然科学基金项目“齿形链的变异机理及其关键设计技术（51775222）”的支持下完成。近年来，全球能源日益紧缺问题使得人们越来越注重节能环保，纯电动汽车凭借其零排放、低噪声及较高能量利用率等优势被各大车企青睐，成为未来汽车行业的重要方向。相比于单电机，双电机汽车的工作效率更高、能源消耗更低、动力性和经济性表现更好。但双电机工作模式较单电机更为复杂，需要匹配更复杂的控制策略；在双电机的动力耦合系统中，链传动系统相较于传统的齿轮传动具备轻量化、结构延展性强、传动噪声低等优点，故开展了基于链传动耦合器的双擎电动轿车控制策略的研究，具体研究工作如下：　　第一，确定用于双擎电动车的链传动动力耦合器的结构型式。基于实际工况条件及单电机驱动和双电机耦合驱动两种驱动模式的工作原理，以某实际电动汽车为主要研究对象，结合整车参数，分别计算出对应于最高车速，最大爬坡度和加速时间三种动力指标所需的功率。通过对三种指标功率进行耦合以确定汽车需求总功率，选取合适电机，为其控制策略、整车仿真及动力学分析提供计算依据。　　第二，基于Matlab中的Simulink平台，建立基于链传动动力耦合器的双电机耦合驱动系统控制策略模型。该策略可实现根据驾驶员及路况信息的变化及时切换不同输出转矩以匹配车辆需求。为将驾驶员意图、车辆实际运行情况及电机实时的驱动能力等物理信号转换为电子信号，进而实现整车的控制调配。为简化模型控制，利用BusCreator模块对18个主要的输入信号进行汇总，利用Double模块进行信号检查和类型转换，实现与后续模块的匹配。分别搭建车辆制动和正常行驶两种工作状态下的转矩计算模块，通过搭建模式切换模块，实现整车工作状态切换。　　第三，验证基于链传动耦合器的双擎电动轿车控制策略的优越性。第一种方法是对搭载控制策略的纯电动汽车性能进行仿真分析。在AVLCruise中建立电动汽车的整车模型，通过和Simulink联合仿真将设计的控制策略添加至Cruise的电动汽车模型中，模拟汽车在现实情况中的运行，制定动力性任务及经济性任务，以分析纯电动汽车的三项动力指标是否满足要求，判断整车经济性是否得到改善。本文分别选取汽车百公里加速时间、最大爬坡度和最高车速作为动力性任务。通过汽车搭载控制策略与未搭载控制策略在NEDC及CLTC工况下的能源消耗对比，评价汽车经济性。结果表明：在该控制策略的作用下，汽车百公里加速时间为5.55s、最大爬坡度为37.8%、最高车速为177.66km/h，证明控制策略能满足动力需求，且通过该控制策略，电动汽车可以节约20%以上的能源消耗，经济性显著提高。　　第二种方法是基于RecurDyn软件，进行双擎控制策略下齿形链系统的多体动力学分析。以主动链轮转速为主要变量，建立转速为500r/min、1000r/min、2000r/min及3000r/min的四个梯度工况下的仿真，分别分析在双擎控制策略作用下，齿形链系统的动力学特性。结果表明：齿形链系统的链板运动轨迹平稳，工作链板与主动链轮间的接触力峰值为1300N，链节间张力峰值为4376N，张紧器张紧力峰值为880N，均处于相应的安全阈值内。这说明基于本文的控制策略，链系统运行平稳，具有良好的运动性能。　　上述研究成果进一步验证了该控制策略的可行性与优越性，对纯电动汽车动力传动系统控制策略的研究提供了一定的理论参考价值。
作者：	许宛仟
专业：	机械工程
导师：	程亚兵
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023