双电机构型节能论文范文

1双电机构型动力系统参数匹配

动力系统参数匹配首先依据车辆动力学指标进行整车参数匹配，然后通过对常用工况进行数理统计，对双电机功能进行划分，进而确定双电机参数。目标车型参数及动力性指标如表3所示，匹配出的电机MG1和MG2的MAP图如图3和图4所示。

1.1整车参数匹配整车峰值功率应该满足最高车速、最大爬坡度和百公里加速时间的要求[4]，因此峰值功率应该取三者之中的最大值。整车最大传动比需要满足的条件：车轮获得的最大驱动力应该满足最大爬坡度的要求[6]。当车速为20km/h时，车辆传动系总传动比i对应的车轮获得的驱动力、车辆爬坡时受到的阻力和动力电机能提供的最大驱动转矩三个变量的变化趋势如下图6所示。车辆的驱动力应该能够满足最大爬坡度的要求，则车辆的驱动力需要大于车辆受到的爬坡阻力。即图中黑色的车轮获得的最大驱动力的坐标需要大于红色的行驶时爬坡阻力的坐标。这样可以得到整车传动系总传动比的变化范围为。

1.2双电机参数匹配双电机的功能划分主要是结合工作模式和整车电机性能参数，确定电机MG1和电机MG2的性能参数。在整车参数匹配的基础上，两个电机的参数匹配应该满足如下条件：（1）两个电机的联合工作区域应不小于前面匹配的整车电机工作区域；（2）两个电机合理进行功率划分，使双电机单独工作区域与耦合工作区域的合理分布。（3）尽量提高两个电机的高效率区间利用率。两个电机高效率区间的利用率与电机的频繁工作区域密切相关。而频繁工作区与车辆的行驶工况息息相关，因此有必要对常用试验循环工况的电机工作点和车速频次进行数理统计分析，最终得到电机工作频次较高区域，来对双电机的功能进行划分。如表4所示，本文通过对常用测试工况进行数理统计，得到电机工作的高频车速区间为0~20km/h区间和35~55km/h区间。这样可以对两个电机进行功能划分，MG2为主电机，满足整车稳态功率需求。MG1为辅助电机，满足整车瞬态功率需求。同时两个电机的高效率区尽可能覆盖统计的高频车速区间。

2双电机构型控制策略

本文构型采用的控制策略软件架构如下所示，控制策略主要分为需求转矩计算、模式识别和需求转矩分配三部分。需求转矩计算主要采取如图7所示的计算框图。当车辆在急加速工况时会出现动力不足的情况，故需要施加补偿转矩。补偿转矩主要为了弥补车辆急加速工况下的转矩需求。本文根据加速踏板开度及加速踏板开度变化率，将加速工况分为平缓加速、一般加速和急加速三种工况[8]，分别设定不同踏板开度和变化率阈值。当油门踏板给出一个需求转矩时，通过对比电机MG1单独工作时的电功率；电机MG2单独工作时的电功率；电机MG1和MG2按照转矩耦合模式工作时的电功率；电机MG1和电机MG2按照转速耦合模式工作时的电功率，取电功率最小所对应的模式即为当前的工作模式。即实时计算当前状态下本构型的四种工作模式下每种模式的需求功率，最终选取需求功率最小的那种模式作为当前状态下的工作模式。对于HEV而言，基于瞬时优化的控制策略的关键在于如何转化油电转化系数。而对于双电机构型纯电动车而言，并不存在这个问题。基于瞬态优化的模式识别策略的核心，就是找出当前需求转矩下的最优工作点，最优工作点满足消耗电功率最小。找到对应的最优工作模式后，则对于每种工作模式下的转矩分配策略相应获得。

3仿真结果分析

通过在MATLAB/Simulink中建立离线仿真模型，可以对比分析双电机构型与单电机构型的能耗情况。图11、图12和图13分别是NEDC工况下电机工作点分布图。结合前文中的电机MG的MAP图2，电机MG1和电机MG2的MAP图4和图5，由图中可以看出NEDC工况下双电机构型的电机工作点的负荷率明显高于单电机构型，这样双电机构型的平均工作效率将高于单电机构型。同样，结合前文的图2、图4和图5，由图14、图15和图16可以看出UDDS工况下两种构型的电机工作点分布呈现同样的规律。表6为五种常用循环测试工况下，双电机构型相对于单电机构型的百公里能耗仿真数据。结果显示UDDS工况下双电机构型节能潜力最大，达到12.63%，JC08工况下双电机构型节能潜力相对较小，但也达到8.95%，平均来看双电机构型相对于单电机构型的节能潜力达到10%左右，节能潜力非常可观。

4结论

本文提出一种能实现转矩和转速耦合的双电机构型纯电动汽车动力系统新构型，在模式分析的基础上完成了参数匹配和控制策略研究，并通过仿真验证了该构型的节能潜力。结果显示，双电机构型相对于传统单电机构型的节能潜力达到10%左右。

作者：王军年刘德春张运昌孙文初亮单位：吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室