新能源电机系统性能匹配优化研究

主要针对新能源电机系统在不同车型上的应用进行性能匹配优化研究。从平台化的车型参数出发进行电机系统参数匹配优化设计,同时进行闭环仿真计算保证车辆的动力性能。在电机系统的效率优化提升方面,基于乘用车常用NEDC工况,获取电机系统在工况下的运行数据,基于仿真数据一方面研究电机系统在对应工况下的高效区间分布;另一方面根据电机系统在驱动和发电状态下的电功率和机械功率计算平均效率,同时结合不同方案下的效率MAP差异,判断不同方案在整车经济性上的表现。通过本文提到的性能匹配优化研究方法,可以缩短开发产品周期,保证项目在前期的输入定位相对准确,从而保证产品开发完成后可以有较强的市场竞争力,可以满足绝大多数车型的需求。更加有利于后续的市场推广。     

基于电动变频空调的燃油车节油能力研究

以节能减排为目标,提出将电动变频空调应用于燃油车的方案及选择工况发电策略,分别通过电动变频空调系统的高效率特性及提高发电机发电综合效率,降低空调系统油耗。建立某国产车型原车和使用电动空调系统的整车仿真模型,通过试验数据对模型进行了标定。仿真结果表明,使用电动变频空调系统相对原车变排空调系统在WTLC、CLTC循环下空调油耗分别降低75.4%、76.3%,增加选择工况发电策略后空调油耗进一步降低4.3%和6.6%。对燃油车使用电动空调系统和选择工况发电策略具有较好的节油潜力。     

系统综合效率优化的插电式混合动力车辆的能量管理策略

为了提升插电式混合动力汽车(PHEV)的动力系统的真实能效,从综合能效最优的角度,研究了插电式混合动力系统能量管理策略。针对系统综合效率的时变性和耦合性,建立了系统效率评价模型,对电池储存电能的效率进行评价和动态修正,以系统综合效率最优为目标,结合粒子群优化算法,构建了能量管理策略。基于GT-Suite和Simulink联合仿真平台,分析了对能量管理策略的应用效果。结果表明:在连续2个“全球统一轻型汽车测试循环(WLTC)”下,与未考虑综合能效的能量管理策略相比,综合能耗降低了10.6%;优化后发动机和电机工况分布均更加合理,且在不同的工况下均能有效降低系统能耗。因此,该能量管理策略能提高插电式混合动力系统能效。     

浅谈再生制动能量回收技术

电动汽车续驶里程不足是制约电动汽车产业化发展的主要瓶颈,因此在有限车载能源情况下,提高电动汽车运行效能具有重要意义。尤其是电动城市客车运行在低速、制动频繁的城市工况,能量利用率提升空间更为客观。电动城市客车运行能效关键技术涉及:电池SOC的准确估算、驱动电机效率优化控制和再生制动能量回收。而其最主要的则为再生制动能量的回收,通过制定合理的优化法案、控制策略以及基于此基础上的一些高效的系统和技术方法来提升汽车的效能。     

基于增益功率燃油系数的HEV能量管理策略

为了优化等效燃油最小能量管理策略的节油效果，以适用于工程批量应用为导向，制定基于增益功率燃油系数的混合动力汽车(HEV)能量管理策略。基于瞬时优化原理，提出基于增益功率燃油系数的工作模式决策机制，根据电机发电或电动引起的发动机功率与燃油消耗率的变化关系，分别给出电机充电和放电模式下增益功率燃油系数的计算方法。考虑发动机扭矩瞬态快速变化对油耗的影响和电机及电池包充放电效率特性，提出发动机高效区域扭矩滞回控制方法，建立基于增益功率燃油系数的能量管理策略算法架构。基于MATLAB/Simulink搭建控制策略软件模型，通过转鼓试验台进行实车试验验证。研究结果表明：相对于等效燃油最小能量管理策略，基于增益功率燃油系数的能量管理策略提升了节油率和舒适性，在全球轻型汽车测试循环(WLTC)工况下的百公里油耗降低了约4.8%，发动机的启停次数降低了约53%；相对于有效燃油消耗率(BSFC)最优工作点控制方法，发动机高效区域滞回控制方法降低百公里油耗约1.8%；与采用基于动态规划的全局优化能量管理策略的仿真结果对比，在不能提前预知工况的条件下，制定的能量管理策略在WLTC工况与新标欧洲测试循环(NEDC)工况下的油耗与理论最优值差距均较小。     

基于电机参数设计的电动车辆经济性优化研究

为通过电机结构设计来提高电动汽车的动力性和经济性,理论探讨了电动车用永磁同步电机的稳态特性与其结构参数之间的关系,并使用OPPeD ePMSM软件进行了参数化分析;提出了电机主要结构参数的初始设计和优化方案,并针对国内某款电动车型进行了驱动电机优化设计,改善其电机的效率特性。整车经济性仿真结果表明,使用所提电机结构参数优化方法,在保证整车动力性不变的前提下,基于5工况的电机系统效率均值提升了6.4%,单位里程能耗均值下降了7.2%。     

基于NEDC循环工况的集成式电驱动系统匹配优化

针对传统的驱动电机系统匹配方法在NEDC循环工况下未能充分利用电机高效区问题,提出了基于实车NEDC循环工况试验结合理论计算对比分析的方法,通过核算集成式电驱动系统需求机械能占比来优化电机高效区,采用线性插值和加权算法优化减速器速比,对优化结果进行了仿真和试验验证结果表明,优化后的集成式电驱动系统效率比优化前提升10.9%。     

轻度混合动力轿车ISG电机特性试验研究

开发了带全浮式ISG电机的并联轻度混合动力轿车,在Matlab/Simulink中建立了整车模型,并对发动机和ISG电机的输出转矩进行了匹配分析.分别在电机试验台和转鼓试验台上进行了ISG电机性能试验和混合动力轿车启动时的排放及油耗试验.结果表明:发动机和ISG电机的输出转矩能满足循环工况需求;在电动和发电模式下,ISG电机均有较高的输出效率;启动时发动机点火提前角从上止点后5°CA推迟到上止点后15°CA,NOx排放量约降低24.6%;混合动力车消除了原车启动时混合气过浓现象,100km油耗约降低14.2%.     

某分布式驱动电动汽车复合制动策略设计

针对某后轴制动器经改制的分布式驱动电动汽车,为保持良好的踏板感觉,以原车(改制前)的总制动特性为目标,设计了复合制动策略,包括滑行再生制动策略和制动踏板解析。考虑电机发电效率,离线计算不同前、后电机力分配系数时的总电机效率,从而根据总电机效率最高得到最优的电机力分配系数,在ECE法规和Ⅰ曲线的约束下,设计出了复合制动经济性优化策略。仿真结果表明,考虑电机发电效率进行经济性优化后,续驶里程贡献率由14.2%提高至15.4%。     

某纯电动扫洗车能耗分析及能量管理策略研究

分析纯电动扫洗车的能耗机理,研究能量管理策略(EMS)以提升整车能耗经济性、优化作业效能。采集某纯电动扫洗车典型工况数据,统计分析各车载部件能耗特性,建立作业电机功率需求模型;根据驾驶员操作逻辑,提出基于规则的EMS;建立了纯电动扫洗车多目标优化方法,获得了规则策略中逻辑门限值的优化解,提出了基于改进规则的EMS;从清扫效果和整车能耗等角度评价了基于规则EMS和基于改进规则EMS的性能。结果表明,该纯电动扫洗车主要耗电设备为作业电机和驱动电机,二者占总能耗的89%;相对于基于规则的EMS,改进的EMS能够完成清扫任务并使整车电耗降低11.52%,作业时间缩短10.47%。     

AMT驱动构型对纯电动客车综合性能影响研究

为研究自动机械式变速器（AMT）驱动构型对纯电动客车综合性能的影响，以12 m电机直驱纯电动城市客车为研究对象，装备3挡AMT并对驱动电机重新选型，利用NSGA-Ⅱ多目标优化算法以0~50 km·h^-1加速时间最短和中国典型城市工况（普通道路和快速道路）下行驶能耗最低为目标对变速箱传动比进行优化，并制定基于车速和加速踏板开度的双参数动力性与经济性换挡规律，在中国典型城市工况不同道路下，采用2种换挡规律对整车驱动能耗与制动能量回收进行仿真，并利用最大爬坡度及加速时间对整车动力性能进行分析。研究结果表明：与原电机直驱构型下整车性能相比，AMT驱动构型在将驱动电机峰值转矩降低68.4%后，最大爬坡度从20.07%提高到20.3%，0~50 km·h^-1加速时间从14.19 s增加到18.69 s，整车动力性虽满足要求，但加速时间增加了31.7%；其驱动能耗有所降低，但制动能量回收能力有所减弱，且二者都受行驶工况和换挡规律的影响，普通道路行驶时，经济性和动力性换挡规律百公里驱动能耗分别降低了1.55%和0.55%，百公里制动能量回收分别减少了1.35%和1.53%，百公里综合能耗分别降低了-0.12%和1.62%，快速道路行驶时，经济性和动力性换挡规律百公里驱动能耗分别降低4.78%和3.72%，百公里制动能量回收分别减少了1.53%和5.1%，百公里综合能耗分别降低了5.63%和3.35%。可见，纯电动客车采用AMT驱动构型时，需综合考虑车辆设计要求及行驶工况与换挡规律的影响。     

混合动力汽车发动机优化控制策略研究

提出了一种新的基于整个动力总成系统能量转换效率最优的混合动力汽车发动机稳态优化控制策略,确定了发动机最优怠速运行点和对应的电机最优驻车发电功率.仿真结果表明,运用发动机优化策略的混合动力汽车与传统汽车相比,基于中国乘用车城区瞬态循环的燃油经济性提高了14.3%.     

纯电动汽车传动系统-电机结构参数协同设计优化

提出一种纯电动汽车传动系统与电机结构参数协同设计优化方法，来提高纯电动汽车动力性与经济性，同时降低永磁同步电机齿槽转矩以降低电机的振动噪声。首先，以电机结构参数为输入，额定转矩与齿槽转矩为输出，开展了基于电机多参数仿真和不同机器学习预测模型精度的研究，并建立永磁同步电机额定转矩和齿槽转矩的高精度机器学习预测模型；其次，利用电机基本设计参数（额定转矩、峰值转矩、额定转速、峰值转速）以及峰值效率构建永磁同步电机效率map图的快速预估数学模型；再次，基于电机齿槽转矩预测模型以及电机效率map图的快速预估数学模型，建立电机结构参数与效率特性的映射关系；最后，以电机结构参数和传动比为优化变量，整车动力性、经济性以及电机齿槽转矩为优化目标，运用遗传算法进行多目标优化。仿真结果表明，相较于优化前，优化后的整车性能0-100 km/h加速时间缩短了27.3%,15 km/h最大爬坡度提高了40.5%,WLTC工况能耗减少了1.6%，电机齿槽转矩降低了42.2%。     

基于能量流方法的纯电动汽车低温续驶里程提升研究

以某带热泵系统的微小型纯电动乘用车为对象,开展低温 CLTC-P循环工况下的续驶里程测试,通过综合研究 测试数据并分解整车能量流,探讨提升续驶里程的潜在方向。基于AMESim平台建立包含热管理系统的整车动力经济性 模型,经校准后仿真对比不同优化方案,制定组合优化方案。试验验证结果显示,组合优化方案可将低温续驶里程提升 12.6%,其中热管理系统优化方案的贡献显著优于整车阻力优化方案和控制策略优化方案。为提升纯电动乘用车低温环 境下的续驶里程提供参考思路和方法。     

燃料电池混合动力系统总线电压对电机转矩及效率的影响

为评价总线电压对电机转矩以及效率的影响,在动态测功机试验台架上设计相应的试验,测量总线电压在400~455 V之间变化时某三相异步感应电机的输出转矩和效率。结果表明,在电机低效率区域,电机效率受总线电压影响较大。电机输出转矩相对于目标转矩有平均0.5 s的延时,在高总线电压、高电机转速区域,电机控制器启动自保护功能,输出转矩远小于目标转矩。中国城市公交典型工况测试表明,对经济性影响最大的前80%的电机工况点主要分布于受总线电压变化影响较小的高效率区,在城市公交工况下对电机效率的粗略分析可以忽略总线电压的变化。     

纯电动大客车动力传动系统的研究EI北大核心CSCD

为提高大型电动客车能量经济性、减轻动力冲击,提出动力传动系统中采用手动离合器和3挡变速器。根据整车行驶工况和电机机械特性对变速系统进行匹配。基于客车的典型城市运行工况,把车辆行驶速度和驱动力分布换算为电机运行的转速和转矩,并映射到电机机械特性图上,使运行工况点在电机特性图上的分布更多处于高效率区,提高车辆在典型工况下的经济性。仿真和测试结果表明,所采用的动力传动系统在城市运行工况下,具有较高的动力性和经济性。     

一种提高轮边驱动客车经济性的驱动控制方法

轮边驱动电动客车采用4个永磁同步电机,通过减速器将驱动力传递至驱动轮。合适的转矩分配控制策略可以提升行车经济性。以轮边驱动电动客车为研究对象,采用加速踏板平滑处理和基于电机电动效率Map图的转矩优化分配方法,并通过AVL Cruise/Simulink联合仿真、dSPACE硬件在环和实车试验进行验证。结果表明,相比于平均转矩分配,采用加速踏板平滑处理和基于电机电动效率Map图的转矩最优分配方法可降低2.35%的能耗,且该控制算法在硬件在环和实车试验中有着较好的实时性,能够满足实车行驶的需求。     

纯电动商用车制动能量回收策略研究

为了提升纯电动商用车的制动能量回收效率,提高整车的续航里程。根据ECE法规和前后轮理想制动分配曲线,设计了一种适用于以后轮为驱动轮的制动力分配曲线,并提出了一种串联制动能量回收策略。在AVL-CRUISE中完成纯电动商用车的模型,在NEDC工况下完成并联策略与串联策略的仿真,串联策略比并联策略的制动能量回收效率提高了8%。结果表明串联制动能量回收策略能够大大提高纯电动商用车的制动回收效率,是提升纯电动商用车续航的有效方法。     

基于能量流分析的纯电动车电耗关键技术研究

所谓电动汽车整车能量流研究,就是从系统集成的角度出发分析电动汽车动力总成中能量的转换、传递和回收过程。为全面了解车型能耗的分布情况,以及识别出对能耗影响的相关因子。文章在动力总成台架上对纯电动汽车进行了能量流测试,同时在单体电机台架上对电机系统进行效率测试。通过对整车能量流的测试对纯电动车型降低能耗提出了关键技术路径。文章以重型车在CWTVC工况下的能耗测试为例,研究出该车型的能耗优化路径。     

混合动力系统发动机工况点优化的标定实现

混合动力系统较传统动力总成系统增加了电机、电池,使发动机工况点可以在发动机、电机、动力电池限制范围内进行优化,以提高燃油经济性。以优化整车燃油经济性为目的,得到所有可运行工况点发电、助力工作模式下的等效燃油消耗率。等效燃油消耗率为非线性离散数据,为保证标定数据有效、整车系统的稳定性,给出基于等效燃油消耗率的发动机工况点标定数据修正原则,最终得到混合动力系统扭矩分配的标定数据。通过合理标定扭矩分配,达到优化发动机工况点落点以提高整车经济性的目的。