談雙電機(jī)構(gòu)型純電動(dòng)汽車節(jié)能潛力

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摘要：隨著人們生活水平的提升，汽車成為每個(gè)家庭的日常交通代步工具。汽車在運(yùn)行中會(huì)排放污染物，進(jìn)而影響生態(tài)環(huán)境。在科技快速發(fā)展背景下，純電動(dòng)車應(yīng)勢(shì)而生，純電動(dòng)汽車在運(yùn)行過程中無污染、嗓音低，耗能少，為節(jié)能減排的低碳城市發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了可能，并成為未來汽車發(fā)展的主要方向。文章以新型雙電機(jī)型進(jìn)純電動(dòng)汽車為切入點(diǎn)，先分析其節(jié)能技術(shù)，之后在討論構(gòu)型和參數(shù)配置的基礎(chǔ)上對(duì)控制策略進(jìn)行分析，并總結(jié)出雙電機(jī)構(gòu)型純電動(dòng)汽車的節(jié)能潛力，以供參考。

關(guān)鍵詞：雙電機(jī)；純電動(dòng)汽車；節(jié)能潛力；具體分析

引言

在科技快速發(fā)展的背景下，汽車成為家庭常用交通工具，交通運(yùn)輸也成為世界各國(guó)家能源消耗和碳排放的最大載體。世界發(fā)達(dá)國(guó)家的交通運(yùn)輸能源消耗占總能源消耗的大概28%左右，而二氧化碳的排放量大概占總排放量的大概三分之一。純電動(dòng)汽車以污染少、能源轉(zhuǎn)化率高、晚間充電白天運(yùn)行的特點(diǎn)，成為新能源汽車研究的主要方向。文章主要探討新型雙電機(jī)型純電動(dòng)汽車的節(jié)能潛力，以供參考。

1純電動(dòng)汽車節(jié)能技術(shù)

1.1制動(dòng)能源回收技術(shù)

純電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量回收技術(shù)能有效提高能量的利用率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。根據(jù)純電動(dòng)汽車的制動(dòng)能量回收設(shè)計(jì)方案，主要分為并聯(lián)控制和串聯(lián)控制，其中串聯(lián)控制在汽車運(yùn)行過程中先使用電機(jī)制動(dòng)力，當(dāng)電機(jī)制動(dòng)力不足時(shí)，利用液壓制動(dòng)力進(jìn)行補(bǔ)充，相比并聯(lián)制動(dòng)來說，再生能量回收率更高。為了使純電動(dòng)汽車的制動(dòng)能源回收能兼顧汽車的安全性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性，可在車輛小強(qiáng)度運(yùn)行時(shí)利用制動(dòng)力進(jìn)行能量回收，在車輛大強(qiáng)調(diào)高速運(yùn)行時(shí)對(duì)電機(jī)制動(dòng)力進(jìn)行限制，目的是提高車輛運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性和安全性。另外，還可以依托電子制動(dòng)力對(duì)動(dòng)力分配前后進(jìn)行調(diào)整，目的是防止車輪在低附著的地面上抱死。

1.2電機(jī)控制技術(shù)

電機(jī)遙控是一種驅(qū)動(dòng)裝置，能通過技術(shù)調(diào)制將直流逆變?yōu)榻涣?，進(jìn)而調(diào)整直流對(duì)電壓的利用率。電機(jī)科學(xué)的調(diào)整策略能提高電機(jī)工作效率，提高電機(jī)工作時(shí)能源的利用率，進(jìn)而減少能源消耗，是純電動(dòng)汽車主要節(jié)能技術(shù)之一。對(duì)電機(jī)控制技術(shù)的研究主要有利用模糊的內(nèi)控對(duì)無刷直流電機(jī)進(jìn)行控制，以處理非線性問題；基于徑向基核函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)進(jìn)行電機(jī)控制，目的是提高控制的精度；基于向后傳播算法模糊神經(jīng)網(wǎng)的控制器，目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)車速的精準(zhǔn)識(shí)別和跟隨；以TMS320F28035為控制中心，利用48V的低壓電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)，在提高汽車安全性的基礎(chǔ)上最大限度的提供轉(zhuǎn)矩和高能量利用率。

2新型雙電機(jī)構(gòu)型純電動(dòng)汽車構(gòu)型

文章探討的新型雙電機(jī)構(gòu)型純電動(dòng)汽車是在原有單機(jī)純電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，目的是在保證原汽車動(dòng)力的基礎(chǔ)上提升新型雙電機(jī)構(gòu)型純電動(dòng)汽車的效能。改裝后的雙電機(jī)構(gòu)型汽車在運(yùn)行時(shí)能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩耦合和轉(zhuǎn)速耦合的雙驅(qū)動(dòng)模式的并用，節(jié)能潛力比較可觀。

2.1改造前的汽車構(gòu)型及電機(jī)參數(shù)

改造前的單電機(jī)汽車的構(gòu)型主要是單電機(jī)帶驅(qū)動(dòng)橋結(jié)構(gòu)（具體如圖1）。電機(jī)參數(shù)是：峰值功率為90kW，額定功率是45kW，最大轉(zhuǎn)矩為210N•m。改裝前的單電機(jī)汽車MG的MAP如圖2所示。

2.2改造后的雙電機(jī)型純電動(dòng)汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)

改造后的雙電機(jī)型純電動(dòng)汽車的動(dòng)力運(yùn)行是通過兩個(gè)電機(jī)和兩個(gè)離合器共同作用，其中電機(jī)MG2通過離合器C2與行星排的太陽(yáng)輪進(jìn)行連接，而電機(jī)MG1主要是通過減速結(jié)構(gòu)與行星排的活動(dòng)齒圈連接；其中離合器1與制動(dòng)器B1主要是控制電機(jī)MG1連接的活動(dòng)齒圈，并控制齒圈的閉合狀態(tài)，離合器2主要通過控制電機(jī)MG1與汽車主驅(qū)動(dòng)軸的連接狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)與汽車的主減速器的連接。

3新型雙電機(jī)構(gòu)型純電動(dòng)汽車的雙電機(jī)參數(shù)配置

改裝后的雙電機(jī)型汽車的兩個(gè)電機(jī)的參數(shù)配置主要是結(jié)合汽車工作模式和整車電機(jī)性能參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。結(jié)合整車的參數(shù)配置，雙電機(jī)的參數(shù)要滿足兩個(gè)電機(jī)的聯(lián)合工作區(qū)域不小于整車電機(jī)工作區(qū)域，兩個(gè)電機(jī)可進(jìn)行不同功率的協(xié)調(diào)劃分，目的是使單獨(dú)電機(jī)工作的區(qū)域與耦合工作區(qū)域分布的合理性，電機(jī)在工作時(shí)能有效提高高效率區(qū)間的能量利率效率。雙電機(jī)的工作效率與其工作區(qū)域相關(guān)，工作區(qū)域又與汽車行駛過程中的工況相關(guān)。在劃分雙電機(jī)的工作區(qū)域時(shí)，可依托電機(jī)工作地點(diǎn)和車速頻次的統(tǒng)計(jì)進(jìn)行確定，在獲得較高電機(jī)工作頻次的基礎(chǔ)上確定電機(jī)工作功區(qū)域與功能。

4雙電機(jī)構(gòu)型控制策略

改裝后的雙電機(jī)構(gòu)型主要是通過模式識(shí)別、轉(zhuǎn)矩計(jì)算和需求轉(zhuǎn)矩三部分進(jìn)行軟件控制。（如圖4所示）由于改裝后的雙電機(jī)構(gòu)型汽車屬于混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)，在控制時(shí)要依托整車控制結(jié)構(gòu)，對(duì)車輛的運(yùn)行進(jìn)行控制。車輛在不同行駛狀態(tài)下，會(huì)根據(jù)滿足車輛運(yùn)行條件進(jìn)行最佳工作模式的。切換。具體規(guī)則依托驅(qū)動(dòng)原理和動(dòng)力源參數(shù)制定，目的是使雙電機(jī)都可在盡可能高的高效工作區(qū)域。汽車在行駛過程中，根據(jù)對(duì)加速踏板變化的識(shí)別，對(duì)車輛進(jìn)行調(diào)整，對(duì)應(yīng)的條件是加速踏板變化率為零時(shí)，整車處于穩(wěn)態(tài)模式，否則整車處于瞬態(tài)模式。在相同踏板開度情況下，基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩MAP呈現(xiàn)上凸型時(shí)，形成的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩大于呈現(xiàn)下凹型，此時(shí)，整車的消耗功率會(huì)增加。為了準(zhǔn)確計(jì)算雙電機(jī)構(gòu)型電動(dòng)汽車的節(jié)能潛力，本文所設(shè)計(jì)的屬于下凹型基準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩，那么當(dāng)整車處于急加速的情況時(shí)，動(dòng)力會(huì)出現(xiàn)不足，需要增強(qiáng)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行補(bǔ)償。轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)哪康氖菨M足車輛急加速時(shí)的運(yùn)行轉(zhuǎn)矩需求。車輛在運(yùn)行過程中，當(dāng)踏板給出一個(gè)轉(zhuǎn)矩需求時(shí)，可以對(duì)雙電機(jī)MG1和MG1的單獨(dú)工作時(shí)的功率及MG1和MG1合作時(shí)工的工作功率進(jìn)行測(cè)量，通過對(duì)不同工作模式的工作需求功率進(jìn)行計(jì)算，以總結(jié)出電功率工作需求量最小狀態(tài)下的工作模式。

5仿真結(jié)果

通過相關(guān)仿真模型的構(gòu)建，可以對(duì)單電機(jī)工作能量消耗與雙電機(jī)工作能量消耗進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)雙電機(jī)構(gòu)型節(jié)能潛力最大，比單電機(jī)節(jié)能率要高大概10%。總之，通過對(duì)雙電機(jī)和單電機(jī)的工作耗能進(jìn)行對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，雙電機(jī)能在滿足整車運(yùn)行基礎(chǔ)上能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，能突出節(jié)能效果。

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作者：王俊倩 劉娜 單位：晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院