【摘 要】
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随着汽车保有量的不断增加,尾气排放污染和能源短缺问题逐渐凸显,新能源汽车成为当今汽车行业的发展主流。纵观当前的新能源汽车市场,混合动力车技术发展比较成熟,燃油经济性优于传统燃油车,不过于依赖电池技术,排放污染问题也有所改善。因此,混合动力车是最适合当前发展的类型。由于混合动力车工作时需要发动机和电机协调工作,以保证车辆的动力性、经济性、舒适性、安全性等,复合结构永磁电机可以很好地满足这些要求,应用
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随着汽车保有量的不断增加,尾气排放污染和能源短缺问题逐渐凸显,新能源汽车成为当今汽车行业的发展主流。纵观当前的新能源汽车市场,混合动力车技术发展比较成熟,燃油经济性优于传统燃油车,不过于依赖电池技术,排放污染问题也有所改善。因此,混合动力车是最适合当前发展的类型。由于混合动力车工作时需要发动机和电机协调工作,以保证车辆的动力性、经济性、舒适性、安全性等,复合结构永磁电机可以很好地满足这些要求,应用到混合动力车中,对动力进行最优分配,合理优化整车结构,实现机械能与电能的灵活转换,改善车辆的工作状态。可以预见,基于复合结构永磁电机的混合动力车会有广阔的发展前景。本文以基于复合结构永磁电机的混合动力车(Hybrid Electric Vehicle Based on Compound-Structure Permanent-Magnet Motor,CSPM_HEV)为研究对象,对CSPM_HEV的拓扑结构和工作原理等进行分析,提出针对CSPM_HEV的再生制动模式,对混合度优化选定、再生制动控制策略、再生制动系统与防抱死制动系统(Antilock Brake System,ABS)协调控制等方面进行研究,搭建再生制动试验台架,为混合动力车的能量管理策略提供新的思路和理论基础。首先,对复合结构永磁电机进行电磁仿真,分析复合结构永磁电机的优势及合理性,研究CSPM_HEV的拓扑结构、工作原理、各部件间运动关系及能量流动关系。针对不同的制动需求和工作状态,提出不同的制动模式,提高再生制动在制动过程中的占比,回收更多制动能量。接着,利用丰田普锐斯整车参数进行参数匹配,提出动力性、经济性、排放性指标,通过分析计算确定整车的峰值功率、峰值转矩、混合度边界值范围。基于CSPM_HEV,在CRUISE软件中搭建仿真模型,分别对不同的混合度的车辆仿真分析,得到不同混合度与百公里加速时间、等效燃油消耗率、CO排放量、最高车速的仿真结果。利用粒子群优化算法将多个参数作为目标函数进行混合度优化,确定最终混合度,根据结果判断是否满足提出的性能指标,最后确定发动机和电机的功率和转矩参数,为后续研究提供基础。然后,以CSPM_HEV为研究对象,分析车辆在制动过程中的受力情况,研究满足ECE制动法规要求的制动强度与制动力分配关系,提出针对不同制动模式下再生制动能量回收性能评价指标。提出一种基于模糊控制的再生制动能量回收控制策略,搭建CRUISE-MATLAB软件联合仿真平台,在MATLAB/Simulink软件中建立整车控制策略模型。在NEDC、WLTC、FTP75三种循环工况下分别采用并行再生制动能量回收控制策略和基于模糊控制的再生制动能量回收控制策略对CSPM_HEV进行仿真。对SOC变化量、制动能量回收量、再生制动能量回收效率结果进行对比分析,验证提出的控制策略的优异性。随后,考虑CSPM_HEV在紧急制动工况下,提出一种再生制动系统与ABS协调控制策略。采用提出的协调控制策略和普通防抱死制动控制策略,分别在初速度为60km/h和100km/h时紧急制动进行仿真,对制动距离、制动时间、制动响应时间进行对比分析,验证所提出控制策略的有效性和安全性。最后,基于分体式复合结构永磁电机搭建再生制动试验台架,分别在不同制动模式下对车辆的制动工况进行试验研究,验证所提出制动模式的可行性。
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