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混合动力汽车参数设计及电机控制系统仿真

蒲斌  
【摘要】: 汽车工业的发展把能源短缺和环境污染问题推到了日益严重的位置,因此研究汽车节能、降低排放和替代燃料的新技术成了当今汽车工业的重大发展方向。尽管电动汽车是解决这类问题的最好方式,然而目前在蓄电池没有取得突破性进展的情况下,其发展受到了极大的限制。混和动力汽车(HEV)是具有低污染和低油耗特点的新一代清洁汽车,是目前解决这类问题的最佳选择,因而混合动力汽车的研究成为国际、国内汽车发展的一个引人注目的新热点。 在对混合动力汽车的结构型式和动力元件进行基础性理论分析后,针对我国汽车技术发展现状和混合动力汽车技术的发展趋势,设计了一种基于金属带式无级自动变速器CVT混合动力汽车动力传动系统方案,根据该传动系统方案制定了比较合理的控制策略和工作模式,并针对长安之星6350B设计了发动机功率和起始转矩、主减速比、电机的额定功率和转矩、转矩合成器速比等相关参数,为下一步的电机控制系统仿真实验打下基础。 混合动力汽车的关键技术之一—电机控制技术对混合动力汽车的发展起着决定性的作用,它不仅要保证能满足整车的各种行驶工况,而且要提高整车的动力性和经济性。本文在直接转矩控制系统的基础上提出了一种基于误差等级的直接转矩控制DTC策略,它以电机定子磁链误差、电机电磁转矩误差及磁链位置角作为控制变量,然后根据直接转矩控制原理制定控制规则来选择开关状态,进而提高系统瞬态时的转矩响应。动力平顺切换是混合动力汽车的另外一个关键技术,本文以油门开度、油门开度变化率结合整车动力性和经济性作为动力切换的依据,以保证汽车的乘坐舒适性确定目标转矩作为动力平顺切换的依据,确定了动力转换策略。为了验证以上所提出的策略,建立了电机的动态数学模型和整车动力传动模型,在此基础上分别对6350B混合动力汽车纯电机启动工况、纯电机驱动工况、纯发动机驱动工况和混合驱动工况进行了仿真计算,并与原型CVT汽车进行了比较分析。仿真结果表明,电机的误差等级转矩控制系统转矩响应迅速,动态特性好;整车动力转换平顺;整车的动力性有较大的提高,达到了相关的技术要求,为进一步的样车研制提供了理论依据。


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