双转子电机在并联混合动力构型中的应用研究

随着人们对新能源汽车节能要求的提高,双转子电机因其功率/转矩密度高而逐步引起了人们在混合动力汽车开发方面的关注。以一种基于双转子电机和行星齿轮机构的并联混合动力系统为研究对象,结合双转子电机的工作原理及行星齿轮机构的工作特性,运用等效杠杆法对其功能原理进行了系统分析,结果表明,通过双转子电机和行星齿轮机构可以实现包括驻车启动发动机、驻车发电、纯电驱动行驶、纯电驱动启动发动机、发动机单独驱动、发动机驱动发电、联合驱动和制动能量回收在内的8种功能,研究成果可为双转子电机在混合动力汽车中的应用提供理论参考。     

双排并联PGM单电机混合动力变速器构型研究

基于杠杆法对双排并联行星齿轮机构(Planetary gear mechanism,PGM)构件进行节点匹配,获得PGM连接方案;对单电机变速器(Single motor transmission,SMT)的发动机、电机及接合元件布置进行分析,获得接合元件数少、发动机及电机驱动模式挡位数多的布置方案.根据现有双排并联PGM变速器传动比范围对PGM连接方案进行筛选,得到17种满足传动比要求的SMT构型.任选一种SMT构型,将其拓扑化后进行工作模式及功率流向分析,得出其能实现发动机驱动、电机驱动、混合驱动、行车发电、制动发电及停车发电等6种工作模式,且各工作模式无循环功率.     

基于对转双转子电机的无级变速并联混合驱动系统

提出一种新型并联混合驱动系统,该系统由发动机、对转双转子电机、行星机构等组成,通过调整电机转速,在不使用变速器条件下实现混合驱动输出时的无级调速功能;分析了系统的各种工作模式以及在各种工作模式下的输出转速与转矩。以某连接方式为例,分析了并联混合驱动模式下的无级变速范围以及系统中相关构件的结构参数对输出速比范围的影响。     

混合动力装载机电力变矩机理

在分析导致装载机油耗率偏高原因的基础上,针对装载机油耗特性提出了一种混合动力装载机机电耦合方案.该方案不仅便于实现所有的混合动力工作模式,其电力变矩工作模式还采用两自由度的行星排取代液力变矩器,通过提高传动效率进一步降低装载机油耗率.电力变矩工作模式将发动机的功率按工况要求分配给传动系统和电力驱动系统,电机通过反转发电的方式回收发动机的盈余功率,同时利用行星排的降速增扭特性满足装载机在低转速、大转矩工况的动力需求,避免液力传动的功率损失,提高能量的有效利用率.     

基于转矩优化的双模式混合驱动特性研究

介绍了双模式混合驱动系统的结构和工作模式,研究了双模式混合动力传动装置的转速转矩关系。对发动机转速恒定时的输出特性进行了研究,分析了电力相对分流功率特性。需合理匹配行星机构参数,以降低第1模式电力相对分流功率。建立了以最大输出转矩为目标函数的非线性约束优化模型,对双输入行星变速系统进行优化求解,得到了变速传动装置输出转速从0到最高转速变化时,发动机、电机A和电机B的转速、转矩和功率的变化规律。     

混合动力汽车牵引力控制驱动策略建模分析

如何精确地协调发动机系统和电机系统,使得发动机和电机实际作用总和能够实时、准确地满足上层控制求得的驱动轮目标驱动力矩,是混合动力汽车牵引力控制系统(HEVTCS)驱动控制策略所需解决的问题。根据转矩动态协调制定发电机、电机协调控制策略,搭建混合动力汽车牵引力控制系统仿真实验平台,建立了发动机、电机、传动系统、制动系统及十五自由度车辆动力学模型。通过在均一沥青路面上直线行驶三种不同工况下分析,对比分析有无HEVTCS控制的汽车动力性能,对比分析发动机电机协调控制策略与传统控制策略控制结果。对比分析表明:混合动力汽车牵引力控制系统能迅速地将驱动轮轮速控制在了目标轮速;与传统内燃机汽车牵引力控制算法相比,发动机电机协调控制策略更快、更有效地实现了对打滑车轮的控制。为进一步实车实验提供模型和理论支持。     

双排行星齿轮式动力耦合机构动力学特性分析

动力耦合机构是混合动力汽车主要振动噪声源之一。以某混合动力汽车用双排行星齿轮动力耦合机构为研究对象,建立了行星轮、行星架、齿圈和轴系等部件的三维模型,并用UG装配模块对整个系统进行了装配。通过ANSYS Workbench进行模态分析,得到动力耦合机构前二十阶模态。对动力耦合机构固有频率分析,其振动主要以两行星排中行星轮的扭转振动为主,且固有频率较大,能有效避免与发动机及电机之间产生共振。     

基于封闭式行星齿轮的并联式混合动力传递装置的研究

目前并联式混合动力传递装置一般是在现有AT、DCT或者CVT基础上增加电动机和离合器来实现,而这种技术存在结构复杂、难以实现小型化和轻量化的不足。针对这一问题,提出一种基于定轴式封闭式行星齿轮单元的混合动力专用传递装置HDT,并对其结构原理和特点进行分析。HDT采用定轴齿轮变速机构来封闭行星齿轮组成多级传动单元,以功率分流输出、功率分流输入和封闭式行星齿轮传动等3种模式来实现发动机驱动、混合动力驱动和电力驱动等3种运行工况,具有传递效率高、结构紧凑等诸多优点。同时指出目前尚待解决的问题并展望其应用前景。     

履带式混合动力喷药机驱动系统的设计

对履带式混合动力喷药机驱动系统进行了结构设计,并根据负载要求对驱动电机的功率进行匹配,分析了驱动电机的关键性能指标,同时对发动机、发电机、能量储存装置的功率进行了设计。通过样机试制与试验田试验,确认这一驱动系统能够满足履带式混合动力喷药机的负载要求。     

混合驱动桥式起重机运行系统

起重机械是现代工业生产中的重要运输设备,啃轨是桥式起重机运行机构的普遍现象.提出了一种混合驱动起重机运行系统,它能够较好地实现桥架两侧的同步运行,遏制啃轨现象. 该系统在某一侧驱动系统中采用行星齿轮减速器,同时采用大容量与小容量两台电机驱动, 其中大容量电机同另一侧电机实现桥架的设定速度与加速度的跟踪,小容量控制电机实现桥架两侧同步.该系统具有响应速度快、配置灵活、设计简单等优点.     

串联混合动力客车参数设计与优化

以某传统客车为原型,对串联混合动力客车动力传动系统各部件进行了参数匹配设计,重点阐述了驱动电机参数的设计方法。在保证动力性的前提下,按照均一性的原则分析了发动机功率,电池功率和驱动电机功率的变化对车辆燃油经济性的影响,并对所采用的功率跟随控制策略的参数进行了分段寻优,仿真结果表明:优化后的串联混合动力客车的燃油经济性和动力性都得到了进一步的提高,在控制参数优化后的控制策略下,电池的SOC能迅速回到0.7附近,并保持稳定。     

新型混合动力汽车工作模式分析与参数匹配设计

为降低制造成本,并实现混合动力汽车节省燃油和降低排放,提出了一种采用行星齿轮机构的新型混合动力汽车动力传动系统方案,进行了该系统方案的工作模式分析和参数匹配设计。在MATLAB/Simulink环境下利用整车动力学理论建模与关键零部件(如发动机、ISG电机、电池、变速器以及行星齿轮)数值建模相结合的方法,建立了基于该系统方案和设计参数的混合动力汽车整车性能分析模型,进行了整车动力性能和ECE_EUDC循环工况下的燃油经济性仿真计算分析。结果表明所设计的新型混合动力汽车参数设计合理,具有良好的动力性,燃油消耗较传统车下降36.8%,这为该系统方案的实施提供了理论依据。     

并联混合动力电动汽车的模糊能量管理策略

为进一步优化并联的经济性，增强其能量管理策略的鲁棒性，针对高混合率，分析了常用的发动机最优曲线能量管理策略的不足，提出了以功率差、电池组荷电状态和电机转速为输入，以决定电机功率的比例系数为输出的模糊逻辑功率分配策略，在线计算电机所应承担的功率，达到了优化发动机工作点、电机效率和电池组荷电状态平衡的目的。通过整车循环工况前向仿真验证了该模糊策略对车辆经济性和工况适应性的改善。     

基于典型作业工况的串联式电传动推土机功率跟随控制策略

为提高串联式混合动力推土机的燃油经济性,研究动力传动系统的能量分配策略。分析发动机和发电机的动态工作特性,通过台架试验建立发动机的动力输出特性模型、油耗特性模型和发电机的效率特性模型;通过超级电容的电阻串并联模型结构分析,建立超级电容的动态工作模型,设定荷电状态的安全工作范围。基于台架试验及模型获得的发动机最佳燃油消耗曲线,提出一种最佳燃油消耗曲线的功率跟随控制策略。研究推土机的典型作业工况,在典型作业工况下对提出的控制策略进行仿真,阐述超级电容的荷电状态及电压、电流的变化规律,并与传统机械传动结构的原型机在发动机工作转速、转矩、油耗和加速踏板位置变动等参数方面进行对比分析。结果表明,在推土机典型作业工况下,采用最佳燃油消耗曲线的功率跟随控制策略与原型机相比,节油率达13.1%。     

串联式混合动力推土机系统建模及性能仿真

为了从理论上对混合动力推土机进行研究,并从中找到有利于系统节能的有效途径,以某传统动力推土机为原型,运用AVL CRUISE和MATLAB/Simulink软件建立基于电池的双电机串联式混合动力推土机的仿真模型.通过试验采集原型机在典型工况下的速度谱和载荷谱验证仿真模型和设计推土机工况,从而研究混合动力推土机的动力性和经济性.仿真结果表明:双电机串联式混合动力推土机方案能实现原机的动力性,稳定发动机工作点,提高燃油经济性.     

等效因子离散全局优化的等效燃油瞬时消耗最小策略能量管理策略*

以一款混联插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle, PHEV)的燃油经济性为研究目标,为改善以等效因子为核心的等效燃油瞬时消耗最小策略(Equivalent fuel consumption minimization strategy, ECMS)的控制效果,考虑电池荷电状态(State of charge, SOC)、等效因子与燃油消耗的关系,构建等效因子全局优化模型;利用遗传算法离线优化一定工况下的等效因子S,得到不同电消耗续航行驶里程与电池SOC初始值的最佳等效因子MAP图,建立基于等效因子优化的ECMS能量管理策略,并考虑动力电池、电动机等部件的效率,获得最佳等效因子下的发动机、ISG电机、驱动电机的功率分配,并进 行仿真与硬件在环试验,其中仿真结果表明,与未优化的等效因子相比,燃油经济性提高20.81%,硬件在环试验结果与 仿真结果基本一致,表明所制定能量管理策略的有效性和可行性,进而为解决不同的行驶里程PHEV功率分配策略提供理论基础。     

新型功率分流式混合动力传动系统工作模式分析与参数设计

提出一种基于金属带式无级变速传动(Continuously variable transmission, CVT)与行星齿轮机构的新型功率分流式混合动力汽车动力传动系统方案,分析该系统所具有的各种工作模式,并针对长安某车型参数完成了动力系统和传动系的参数匹配设计.在MatLab/Simulink环境下建立基于该系统的整车性能仿真模型,进行整车动力性能及UDDS/10～15循环工况下的燃油经济性仿真计算分析,结果表明所提出的新型混合动力传动系统百公里加速时间仅为9.65 s,UDDS和10～15循环工况下的等效百公里油耗分别为4.32、3.74 L.     

Power-balancing instantaneous optimization energy management for a novel series-parallel hybrid electric bus

Energy management(EM) is a core technique of hybrid electric bus(HEB) in order to advance fuel economy performance optimization and is unique for the corresponding configuration. There are existing algorithms of control strategy seldom take battery power management into account with international combustion engine power management. In this paper, a type of power-balancing instantaneous optimization(PBIO) energy management control strategy is proposed for a novel series-parallel hybrid electric bus. According to the characteristic of the novel series-parallel architecture, the switching boundary condition between series and parallel mode as well as the control rules of the power-balancing strategy are developed. The equivalent fuel model of battery is implemented and combined with the fuel of engine to constitute the objective function which is to minimize the fuel consumption at each sampled time and to coordinate the power distribution in real-time between the engine and battery. To validate the proposed strategy effective and reasonable, a forward model is built based on Matlab/Simulink for the simulation and the dSPACE autobox is applied to act as a controller for hardware in-the-loop integrated with bench test. Both the results of simulation and hardware-in-the-loop demonstrate that the proposed strategy not only enable to sustain the battery SOC within its operational range and keep the engine operation point locating the peak efficiency region, but also the fuel economy of series-parallel hybrid electric bus(SPHEB) dramatically advanced up to 30.73% via comparing with the prototype bus and a similar improvement for PBIO strategy relative to rule-based strategy, the reduction of fuel consumption is up to 12.38%. The proposed research ensures the algorithm of PBIO is real-time applicability, improves the efficiency of SPHEB system, as well as suite to complicated configuration perfectly.