車參數(shù)匹配及電機(jī)控制系統(tǒng)仿真研究

1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文混合動力電動車參數(shù)匹配及電機(jī)控制系統(tǒng)仿真研究姓名:嚴(yán)冬申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師:吳森20070501 的各總成(例如發(fā)動機(jī)、電池等的特性圖,如發(fā)動機(jī)效率圖,最大扭矩圖等等。圖中的第6部分,是所定義的汽車的結(jié)構(gòu)簡圖。在此圖中點(diǎn)擊各部件,用戶可以選擇不同的部件類型(m文件形式,與在第1部分點(diǎn)擊部件名稱按鈕的作用相同。 圖2-4ADVISOR的汽車參數(shù)輸入界面(2仿真設(shè)置界面(第二界面在汽車參數(shù)輸入界面中點(diǎn)擊“continue”,將進(jìn)入仿真設(shè)置界面,如圖2-5所示。在此界面中,可以選擇汽車仿真的工況循環(huán)和需要測試的動力性等指標(biāo)。具體如下:在圖中的第1部分

2、中,可以選擇汽車仿真所要運(yùn)行的工況,循環(huán)次數(shù)以及SOC 校正方式等。在圖中的第2部分中,可以選定所要進(jìn)行的汽車動力性仿真測試的項(xiàng)目,包括加速時(shí)間測試,加速度測試,爬坡度測試以及最高車速測試等等。在圖中的第3部分中,可以對仿真過程中某些參數(shù)的變化進(jìn)行跟蹤。此部分可以選擇需要跟蹤的參數(shù)。圖中的第4部分是功能按鈕,包括運(yùn)行仿真、對當(dāng)前設(shè)置進(jìn)行保存、幫助、后退等。第5部分的上半部分是所選定的工況循環(huán)的車速時(shí)間曲線,下半部分的直方圖和數(shù)據(jù)顯示選定循環(huán)的統(tǒng)計(jì)參數(shù),如最高車速,最大加速、循環(huán)里程、平均車速、平均加速度和平均減速度等等。不。圖2-5ADVISOR的仿真設(shè)置界面(3仿真結(jié)果界面(第三界面在仿真設(shè)

3、置界面點(diǎn)擊。RUN”運(yùn)行仿真,將出現(xiàn)仿真結(jié)果界面,如圖2.6所圖2-6 ADVISOR的仿真結(jié)果界面在圖中第1部分,可以通過下拉菜單選擇部件以及參數(shù),則第2部分的圖形就會顯示所選擇的參數(shù)在仿真過程的變化過程。例如,第2部分的第2個(gè)圖形表示的就是電池sOC在仿真過程中的變化情況。圖中的第3部分,顯示仿真得到的整車燃油經(jīng)濟(jì)性數(shù)值。圖中的第4部分,顯示仿真得到的各主要尾氣排放物數(shù)量。圖中的第5部分,顯示仿真得到的整車的動力性指標(biāo),如加速時(shí)間,最高車速等等。圖中的第6部分為警告信息框,顯示仿真過程中的一些警告信息。圖中的第7部分為功能按鈕,包括保存、后退、幫助以及退出等等。2.2.3加vISOR的基本

4、功能從上面對界面的簡單介紹可以看出,ADVISOR具有以下基本功能:n根據(jù)工況循環(huán)模擬整車的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和排放指標(biāo).(2根據(jù)要求模擬整車的加速性能、最高車速和最大爬坡度等動力性指標(biāo)。(3根據(jù)工況循環(huán)模擬各部件的輸入輸出扭矩(功率和轉(zhuǎn)速的時(shí)間歷程。(4輸入不同的總成參數(shù)和控制參數(shù),得到不同的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)仿真結(jié)果,研究比較各種參數(shù)對循環(huán)油耗和動力性指標(biāo)的影響。2.2.4加yIs隙的內(nèi)部模塊ADVISOR的內(nèi)部模塊是在SIMULINK平臺上建立的元件模塊的組合,不同布置方式有不同的組合。例如,圖2.7所示的是串聯(lián)混合動力汽車的頂層模塊圖。對項(xiàng)層模塊圖的分析得知,整個(gè)數(shù)據(jù)流程形成了完整的閉環(huán),首先

5、由工況循環(huán)的車速要求提出對各部件的扭矩和轉(zhuǎn)速要求或者功率要求,控制系統(tǒng)對所要求的功率按照控制策略在發(fā)動機(jī)一發(fā)電機(jī)組和電池組之間進(jìn)行分配。發(fā)動機(jī)發(fā)電機(jī)組和電池組按照當(dāng)前情況和控制策略情況決定所輸出的實(shí)際功率,此功率決定了其它各個(gè)部件的實(shí)際扭矩(或者功率以及轉(zhuǎn)速輸出,最終確定實(shí)際的車速一時(shí)問歷程。 圖2.7串聯(lián)混合動力汽車的頂層模塊圖 本相同。對于固定速比變速傳動,涉及的電動機(jī)要求既能在恒扭矩區(qū)提供較高的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩(額定值的35倍,又能在恒功率區(qū)提供比較高的運(yùn)行速度(基速的35倍?？勺兯俦三X輪變速傳動具有如下優(yōu)點(diǎn):應(yīng)用常規(guī)驅(qū)動電動機(jī)系統(tǒng)可在低檔位得到較高的啟動轉(zhuǎn)矩,在高檔位得到較高的行駛速度,但其缺

6、點(diǎn)是質(zhì)量和體積大,成本高,可靠性低,結(jié)構(gòu)復(fù)雜。分析表明,對于串聯(lián)混合動力公交客車,在目前國內(nèi)的路況下,如果采用固定速比齒輪傳動,選定的速比要同時(shí)兼顧89km/h的最高車速和25%的最大爬坡度是比較困難的,除非采用很高峰值功率的電動機(jī)。隨著電動機(jī)的峰值功率的上升,相應(yīng)匹配的蓄電池的容量增大,整車成本升高。權(quán)衡利弊,決定采用可變速比齒輪減速。3.1.3方案確定及討論確定的最終方案如圖3.1所示。發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)組成發(fā)電機(jī)組,通過功率分配裝置將電池組、電動機(jī)和發(fā)電機(jī)組連接起來,由電動機(jī)驅(qū)動汽車行駛。 圖3.1串聯(lián)混合動力總成結(jié)構(gòu)及布置方案簡圖總成部件組成以及工作原理【14】:(1加速踏板和制動踏板:踏

7、板開度反映了駕駛員對驅(qū)動或制動功率輸出的要求,通過轉(zhuǎn)換裝置將踏板的開度轉(zhuǎn)換為電量信號輸入主控制系統(tǒng)。(2動力總成主控制系統(tǒng):是整個(gè)動力總成的核心。接收踏板信號和檢測信 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文生制動功率要求為91.46kW。CBD循環(huán)工況是城市公交客車最常經(jīng)歷的循環(huán)工況,每43秒就會有一次最大功率要求和一次最大再生制動功率要求。所以,電動機(jī)的峰值功率絕對不能低于140kW。NewYork BUS循環(huán)工況對電機(jī)的最大需求達(dá)到220kw左右,但持續(xù)時(shí)間只有6秒;最大再生制動功率150kw,持續(xù)時(shí)間很短?？紤]到電動機(jī)允許有1.2-1.3的過載系數(shù),所以電動機(jī)的峰值功率沒有必要選擇到220kW以上。3

8、、根據(jù)研究【14】,電動機(jī)的峰值功率與串聯(lián)混合動力整車的加速時(shí)間關(guān)系密切,電動機(jī)峰值功率越大,整車加速時(shí)間越短,動力性越好,但隨著電動機(jī)峰值功率的增加,加速時(shí)間減少的程度越來越不明顯,而且電動機(jī)峰值功率的增加也會導(dǎo)致整車成本的上升。綜合上述因素,選定電動機(jī)的峰值功率為170kW。4.2.2電動機(jī)的轉(zhuǎn)速和控制方式由于電動機(jī)的峰值功率大,因此適合采用高速電機(jī)?？紤]到在整車的方案布置中采用了可變速比的變速箱,為了獲得最高車速和提高電動機(jī)的整體效率,選定電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為10000rpm,基速2000rpm,采用矢量控制技術(shù),基速以下恒扭矩輸出,基速以上恒功率輸出。4.2.3電動機(jī)的額定功率根據(jù)研究273,串聯(lián)