基于无刷双转子磁通切换永磁电机的增程式混合动力汽车的能量管理控制策略研究

摘要

随着汽车产业的高速发展，能源和环境问题日趋严重，新能源汽车的开发迫在眉睫。近年来，许多国家和科研机构纷纷投入大量人力、物力，以研究和开发新能源汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池电动汽车等。混合动力汽车由于具有可靠性高、燃油经济性好、污染气体排放少等优点，已成为现阶段缓解能源和环境问题的重要措施。顾名思义，混合动力汽车同时装备两种动力源，即发动机和蓄电池，通过电机的配合运行使整个动力系统得以灵活调控。混合动力汽车按动力传递方式有串联、并联、混联等方式，根据发动机和电动机功率比分类有增程式混合动力(简称EREV)和插电式混合动力。其中，EREV即整车在纯电动模式下可以达到其所有的动力性能，而当车载电池无法满足续航里程要求时，打开车载辅助发电装置（即増程器）为动力系统提供电能，以延长续航里程。由于EREV存在两个动力源，因此，建立EREV能量管理控制策略，合理有效地分配两个动力源的能量，是进一步改善车辆运行效率，提高电池组使用寿命的关键问题之一。本文针对基于无刷双转子磁通切换永磁(简称BDRFSPM)电机的EREV，提出并研究了峰值电源最大载荷能量管理策略，并通过Advisor仿真软件和实验手段验证了所提出控制策略的有效性。具体工作如下：
　　1.阐述了课题研究的背景及意义，指出了发展电动汽车的必要性，介绍EREV的国内外发展现状和关键技术，引出EREV能量管理控制策略研究方法和意义。
　　2.详细地说明了本文研究的EREV动力驱动系统结构，并描述了其核心部件BDRFSPM电机的基本构造和运行工作原理，推导了该电机的数学模型，分析了基于BDRFSPM电机的EREV不同运行模式，为控制策略的提出、仿真分析和实验验证提供了理论支持。
　　3.为了合理有效地分配基于BDRFSPM电机的EREV车型的能量，提出峰值电源最大载荷能量管理控制策略，阐述其基本原理，并在Matlab中建立模型，仿真得到在NEDC工况下具体的发动机和电机运行模式。
　　4.为能清楚分析包括电池在内的整车性能，在 Advisor中建立车身模型、发动机模型和传动无极变速模型等，仿真得到EREV车型中电池电量、燃油经济性和排放性，同时和开关型能量管理控制策略的EREV的对比，结果表明，本文提出的峰值电源充电控制策略能更好的实现燃油经济性和排放性。
　　5.本文最后加工了原理样机，搭建样机的实验平台，分别进行了BDRFSPM电机的空载特性、纯电动运行和混合驱动运行实验，实验结果表明BDRFSPM电机作为车用电机的有效性以及能量管理控制策略的合理性。

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第一章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 EREV国内外发展和研究现状

1.3 EREV关键技术

1.4 EREV能量管理控制策略的研究

1.5 本课题主要研究的内容

第二章 基于BDRFSPM电机的EREV结构

2.1 基于BDRFSPM电机的混合动力驱动系统的分析

2.2 新型电机BDRFSPM结构分析

2.3 基于BDRFSPM电机的EREV的运行模式分析

2.4 本章小结

第三章 能量管理控制策略的设计和仿真分析

3.1 基于BDRFSPM电机的EREV能量管理控制策略原理

3.2 基于BDRFSPM电机的能量管理仿真模型的建立

3.3 混合动力系统仿真结果分析

3.4 本章小结

第四章 基于整车系统的Advisor能量管理控制的仿真分析

4.1基于Advisor软件建模

4.2 整车仿真性能分析

4.3 本章小结

第五章 基于BDRFSPM电机的EREV系统实验结果和分析

5.1 基于BDRFSPM电机的EREV实验系统构成

5.2 实验结果和分析

5.2 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

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