混合動力汽車再生制動系統(tǒng)損耗分析與控制策略
發(fā)布時間:2021-06-21 13:12
近些年來,新能源汽車的研究進入了一段高速發(fā)展時期。由于混合動力汽車既能夠降低排放和保持良好的經(jīng)濟性,又有著可靠地行駛里程,是作為新能源汽車取代傳統(tǒng)汽車的理想過渡車型之一。再生制動是混合動力汽車提高續(xù)航里程的一項重要技術(shù)。在車輛進行制動時,傳統(tǒng)汽車將動能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能損失掉了,再生制動則通過電機將動能轉(zhuǎn)化為電能儲存在電池之中,從而達到回收目的。整個再生制動回收過程是由兩條功率流組成,一條電制動功率流,一條液壓制動功率流;液壓制動由于技術(shù)成熟,可以保證整車的安全性和平穩(wěn)性,而電制動功率流的回收效率與各部分損耗則直接影響了回收能量的多少。本文旨在以某款前后雙電機混合動力汽車為研究平臺,首先對電制動功率流傳遞過程中永磁同步電機的損失機理進行了分析,然后綜合考慮了各關(guān)鍵部件如CVT等對電功率流損失的影響,分別建立前后軸聯(lián)合效率模型,且提出了相應(yīng)的再生制動分配策略,具體研究內(nèi)容如下:⑴對本文研究的前后雙電機混合動力汽車進行了整車力學(xué)分析并引出了I曲線。分別就理想制動力分配方法、最大能量回收制動力分配法、并行制動力分配法三類分配策略各自特點進行簡要闡述;引入相關(guān)的ECE制動法規(guī),用以對前后制動力的大...
【文章來源】:重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:79 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
前后雙電機混合動力汽車結(jié)構(gòu)示意圖
重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文8最大扭矩135NmISG電機峰值功率額定功率最大扭矩281489.13kWkWNm后電機峰值功率額定功率最大扭矩2713.5171.9kWkWNm動力電池類型額定容量標稱電壓鋰離子電池38.43288AhVCVT速比范圍[0.4,2.5]前主減速器速比4.46后主減速器速比3.402.2汽車制動力分析與I曲線對于傳統(tǒng)汽車而言,汽車的制動性能一直以來都是一項汽車重要的安全指標。汽車需要按照駕駛員意圖進行減速或停車,通過制動動力學(xué)理論對前后制動力進行合理分配就可以保證汽車的安全性與穩(wěn)定性[21]。而相對于傳統(tǒng)汽車,整體的制動動力學(xué)理論并沒有發(fā)生改變,但是由于新能源汽車有電機電池的存在,也就可以完成再生制動這種特定的制動方式。2.2.1制動力動力學(xué)分析忽略汽車制動過程中的滾動阻力偶矩、慣性力偶矩與汽車受到的空氣阻力,對在水平路面上的汽車進行受力分析:abLZ1FjFgGhZ2FXb1FXb2F圖2.2制動時車輛受力圖Figure2.2Vehicleforcediagramduringbraking如圖所示,當駕駛員踏下制動踏板,整車制動強度為z時,制動時車輛的前后車輪受到的法向反作用力Z1F、Z2F為:
3電制動系統(tǒng)各關(guān)鍵部件的建模153電制動系統(tǒng)各關(guān)鍵部件的建模本文采用的是前后雙電機的結(jié)構(gòu)布局,從車前端依次為:CVT、前電機、電池、后電機。其中電機均為交流永磁同步電機(PMSM),前電機峰值扭矩較小,后電機峰值扭矩較大;變速器為CVT變速器,位于前電機前部;電池為磷酸鐵鋰電池。本章將從建立各個部件的損耗模型出發(fā),深入探討各個部件的損耗機理,找出影響各個部件效率大小的影響因素,建立合適的效率模型。3.1永磁同步電機模型永磁同步電機相比傳統(tǒng)感應(yīng)單機,具有起動轉(zhuǎn)矩大,力能指標好,功率因數(shù)高等優(yōu)勢[28]。其原因在于相對于直流電機,永磁同步電機沒有換向器與電刷;而相對于一般的交流電機而言,永磁同步電機沒有勵磁電流,因此其定子電流和定子銅耗也大大降低。永磁同步電機轉(zhuǎn)子參數(shù)可測,且有很好的控制性能,也可以為新能源汽車實現(xiàn)發(fā)電工作。同時永磁同步電機體積孝重量輕,高性能永磁材料的應(yīng)用,是的其功率密度有了很大的提高。因為諸多優(yōu)點,使得永磁同步電機在國內(nèi)外新能源汽車研究中得到了廣泛的應(yīng)用。圖3.1永磁同步電機分類Figure3.1ClassificationofthePMSM永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置不同,其電機的運行性能、控制方法、制造工藝也各不相同。目前永磁同步電機分為表面式與內(nèi)置式,而表面式永磁同步電機又分為表貼式和內(nèi)嵌式,表面式永磁同步電機屬于隱性電機,永磁體處于轉(zhuǎn)子表面,體積孝轉(zhuǎn)動慣性也較小,具有良好的線性特性。內(nèi)置式永磁同步電機屬于凸極電機,所以線性沒有表面式永磁同步電機好。本文采用的兩個電機均為表貼式永磁同步電機[29]。一般而言,在搭建PMSM模型時,會忽略電機的鐵芯飽和、渦流損失等等。我們先忽略這些影響,建立簡單模型進行分析,在后面提出各個影響因素并加以探討。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]國內(nèi)外氫燃料電池汽車發(fā)展狀況與未來展望[J]. 儲鑫,周勁松,劉東華,周康寧. 汽車實用技術(shù). 2019(04)
[2]全國機動車保有量分析——《中國機動車環(huán)境管理年報(2017)》第Ⅰ部分[J]. 陳偉程,吉喆,肖寒,王宏麗. 環(huán)境保護. 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]基于工況識別的混合動力汽車能量管理策略優(yōu)化[J]. 劉永剛,解慶波,秦大同,雷貞貞. 機械傳動. 2016(05)
[5]上汽榮威550插電式混合動力系統(tǒng)的特點[J]. 冷宏祥,葛海龍,孫俊,許政,王磊,王健,羅思東,欒云飛. 科技導(dǎo)報. 2016(06)
[6]長安:混合動力技術(shù)的領(lǐng)先與突破[J]. 時代汽車. 2014(10)
[7]液壓再生制動系統(tǒng)的能量回收效率研究[J]. 郭楊嚴,寧曉斌,魏東. 機電工程. 2014(06)
[8]德國新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策及其啟示[J]. 陳翌,孔德洋. 德國研究. 2014(01)
[9]混合動力,這次沒電池[J]. 宋菲. 產(chǎn)品可靠性報告. 2013(06)
[10]我國工業(yè)化中的能源問題解決措施研究[J]. 唐雄,李世祥,何通通. 理論月刊. 2013(01)
博士論文
[1]并聯(lián)式液壓混合動力車輛結(jié)構(gòu)方案與能量控制研究[D]. 董晗.吉林大學(xué) 2015
[2]基于駕駛意圖與工況識別的插電式混合動力汽車能量管理策略研究[D]. 楊官龍.重慶大學(xué) 2014
[3]并聯(lián)式混合動力汽車能量管理策略優(yōu)化研究[D]. 吳劍.山東大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于CVT的插電式混合動力汽車速比分級控制策略[D]. 郭子涵.重慶大學(xué) 2018
[2]計及CVT功率損失的插電式混合動力汽車再生制動控制策略研究[D]. 何小龍.重慶大學(xué) 2018
[3]插電式混合動力汽車制動模式切換協(xié)調(diào)控制策略[D]. 王超.重慶大學(xué) 2018
[4]混合動力汽車瞬時最優(yōu)控制策略的研究[D]. 孫芳科.山東大學(xué) 2018
[5]四驅(qū)混合動力汽車能量管理優(yōu)化策略研究[D]. 司遠.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[6]基于動態(tài)規(guī)劃的并聯(lián)混合動力汽車能量管理策略研究[D]. 朱翔.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[7]增程式電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配與仿真優(yōu)化研究[D]. 張方強.浙江大學(xué) 2017
[8]車輛電液混合動力傳動系統(tǒng)研究[D]. 李彭熙.重慶大學(xué) 2016
[9]插電式四驅(qū)混合動力汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配及控制策略研究[D]. 程飛.合肥工業(yè)大學(xué) 2016
[10]裝有CVT的PHEV關(guān)鍵參數(shù)匹配與能量管理研究[D]. 伏開飛.重慶大學(xué) 2015
本文編號:3240739
【文章來源】:重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:79 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
前后雙電機混合動力汽車結(jié)構(gòu)示意圖
重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文8最大扭矩135NmISG電機峰值功率額定功率最大扭矩281489.13kWkWNm后電機峰值功率額定功率最大扭矩2713.5171.9kWkWNm動力電池類型額定容量標稱電壓鋰離子電池38.43288AhVCVT速比范圍[0.4,2.5]前主減速器速比4.46后主減速器速比3.402.2汽車制動力分析與I曲線對于傳統(tǒng)汽車而言,汽車的制動性能一直以來都是一項汽車重要的安全指標。汽車需要按照駕駛員意圖進行減速或停車,通過制動動力學(xué)理論對前后制動力進行合理分配就可以保證汽車的安全性與穩(wěn)定性[21]。而相對于傳統(tǒng)汽車,整體的制動動力學(xué)理論并沒有發(fā)生改變,但是由于新能源汽車有電機電池的存在,也就可以完成再生制動這種特定的制動方式。2.2.1制動力動力學(xué)分析忽略汽車制動過程中的滾動阻力偶矩、慣性力偶矩與汽車受到的空氣阻力,對在水平路面上的汽車進行受力分析:abLZ1FjFgGhZ2FXb1FXb2F圖2.2制動時車輛受力圖Figure2.2Vehicleforcediagramduringbraking如圖所示,當駕駛員踏下制動踏板,整車制動強度為z時,制動時車輛的前后車輪受到的法向反作用力Z1F、Z2F為:
3電制動系統(tǒng)各關(guān)鍵部件的建模153電制動系統(tǒng)各關(guān)鍵部件的建模本文采用的是前后雙電機的結(jié)構(gòu)布局,從車前端依次為:CVT、前電機、電池、后電機。其中電機均為交流永磁同步電機(PMSM),前電機峰值扭矩較小,后電機峰值扭矩較大;變速器為CVT變速器,位于前電機前部;電池為磷酸鐵鋰電池。本章將從建立各個部件的損耗模型出發(fā),深入探討各個部件的損耗機理,找出影響各個部件效率大小的影響因素,建立合適的效率模型。3.1永磁同步電機模型永磁同步電機相比傳統(tǒng)感應(yīng)單機,具有起動轉(zhuǎn)矩大,力能指標好,功率因數(shù)高等優(yōu)勢[28]。其原因在于相對于直流電機,永磁同步電機沒有換向器與電刷;而相對于一般的交流電機而言,永磁同步電機沒有勵磁電流,因此其定子電流和定子銅耗也大大降低。永磁同步電機轉(zhuǎn)子參數(shù)可測,且有很好的控制性能,也可以為新能源汽車實現(xiàn)發(fā)電工作。同時永磁同步電機體積孝重量輕,高性能永磁材料的應(yīng)用,是的其功率密度有了很大的提高。因為諸多優(yōu)點,使得永磁同步電機在國內(nèi)外新能源汽車研究中得到了廣泛的應(yīng)用。圖3.1永磁同步電機分類Figure3.1ClassificationofthePMSM永磁同步電機的轉(zhuǎn)子位置不同,其電機的運行性能、控制方法、制造工藝也各不相同。目前永磁同步電機分為表面式與內(nèi)置式,而表面式永磁同步電機又分為表貼式和內(nèi)嵌式,表面式永磁同步電機屬于隱性電機,永磁體處于轉(zhuǎn)子表面,體積孝轉(zhuǎn)動慣性也較小,具有良好的線性特性。內(nèi)置式永磁同步電機屬于凸極電機,所以線性沒有表面式永磁同步電機好。本文采用的兩個電機均為表貼式永磁同步電機[29]。一般而言,在搭建PMSM模型時,會忽略電機的鐵芯飽和、渦流損失等等。我們先忽略這些影響,建立簡單模型進行分析,在后面提出各個影響因素并加以探討。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]國內(nèi)外氫燃料電池汽車發(fā)展狀況與未來展望[J]. 儲鑫,周勁松,劉東華,周康寧. 汽車實用技術(shù). 2019(04)
[2]全國機動車保有量分析——《中國機動車環(huán)境管理年報(2017)》第Ⅰ部分[J]. 陳偉程,吉喆,肖寒,王宏麗. 環(huán)境保護. 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]基于工況識別的混合動力汽車能量管理策略優(yōu)化[J]. 劉永剛,解慶波,秦大同,雷貞貞. 機械傳動. 2016(05)
[5]上汽榮威550插電式混合動力系統(tǒng)的特點[J]. 冷宏祥,葛海龍,孫俊,許政,王磊,王健,羅思東,欒云飛. 科技導(dǎo)報. 2016(06)
[6]長安:混合動力技術(shù)的領(lǐng)先與突破[J]. 時代汽車. 2014(10)
[7]液壓再生制動系統(tǒng)的能量回收效率研究[J]. 郭楊嚴,寧曉斌,魏東. 機電工程. 2014(06)
[8]德國新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策及其啟示[J]. 陳翌,孔德洋. 德國研究. 2014(01)
[9]混合動力,這次沒電池[J]. 宋菲. 產(chǎn)品可靠性報告. 2013(06)
[10]我國工業(yè)化中的能源問題解決措施研究[J]. 唐雄,李世祥,何通通. 理論月刊. 2013(01)
博士論文
[1]并聯(lián)式液壓混合動力車輛結(jié)構(gòu)方案與能量控制研究[D]. 董晗.吉林大學(xué) 2015
[2]基于駕駛意圖與工況識別的插電式混合動力汽車能量管理策略研究[D]. 楊官龍.重慶大學(xué) 2014
[3]并聯(lián)式混合動力汽車能量管理策略優(yōu)化研究[D]. 吳劍.山東大學(xué) 2008
碩士論文
[1]基于CVT的插電式混合動力汽車速比分級控制策略[D]. 郭子涵.重慶大學(xué) 2018
[2]計及CVT功率損失的插電式混合動力汽車再生制動控制策略研究[D]. 何小龍.重慶大學(xué) 2018
[3]插電式混合動力汽車制動模式切換協(xié)調(diào)控制策略[D]. 王超.重慶大學(xué) 2018
[4]混合動力汽車瞬時最優(yōu)控制策略的研究[D]. 孫芳科.山東大學(xué) 2018
[5]四驅(qū)混合動力汽車能量管理優(yōu)化策略研究[D]. 司遠.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[6]基于動態(tài)規(guī)劃的并聯(lián)混合動力汽車能量管理策略研究[D]. 朱翔.合肥工業(yè)大學(xué) 2017
[7]增程式電動汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配與仿真優(yōu)化研究[D]. 張方強.浙江大學(xué) 2017
[8]車輛電液混合動力傳動系統(tǒng)研究[D]. 李彭熙.重慶大學(xué) 2016
[9]插電式四驅(qū)混合動力汽車動力系統(tǒng)參數(shù)匹配及控制策略研究[D]. 程飛.合肥工業(yè)大學(xué) 2016
[10]裝有CVT的PHEV關(guān)鍵參數(shù)匹配與能量管理研究[D]. 伏開飛.重慶大學(xué) 2015
本文編號:3240739
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