新型双电机构型纯电动汽车节能潜力分析

2020-09-10王俊倩

内燃机与配件 2020年19期

王俊倩

摘要：随着人们生活水平的提升，汽车成为每个家庭的日常交通代步工具。汽车在运行中会排放污染物，进而影响生态环境。在科技快速发展背景下，纯电动车应势而生，纯电动汽车在运行过程中无污染、嗓音低，耗能少，为节能减排的低碳城市发展目标的实现提供了可能，并成为未来汽车发展的主要方向。文章以新型双电机型进纯电动汽车为切入点，先分析其节能技术，之后在讨论构型和参数配置的基础上对控制策略进行分析，并总结出双电机构型纯电动汽车的节能潜力，以供参考。

Abstract： Cars become vehicles for transportation routinely for every family with the promotion of people’s living standards. And vehicles in use emit pollutants that will affect the ecological environment. Under the ground of rapid development of science and technology， pure electric vehicle comes into being and provides the possibility for the realization of the development goal of low-carbon city of energy conservation and emission reduction because of pollution-free， low voice and low energy intensive. Taking the late-model electric vehicle as the point of penetration， this paper analyzes the energy-saving technology and the control strategy based on mechanism discussion and parameter configuration. Finally， the energy saving potential of dual motor pure electric vehicle is summarized for reference in this paper.

关键词：双电机;纯电动汽车;节能潜力;具体分析

Key words： dual motor;pure electric vehicles;energy conservation potential;concrete analysis

0 引言

在科技快速发展的背景下，汽车成为家庭常用交通工具，交通运输也成为世界各国家能源消耗和碳排放的最大载体。世界发达国家的交通运输能源消耗占总能源消耗的大概28%左右，而二氧化碳的排放量大概占总排放量的大概三分之一。纯电动汽车以污染少、能源转化率高、晚间充电白天运行的特点，成为新能源汽车研究的主要方向。文章主要探讨新型双电机型纯电动汽车的节能潜力，以供参考。

1 纯电动汽车节能技术

1.1 制动能源回收技术

纯电动汽车的制动能量回收技术能有效提高能量的利用率，进而实现节能减排。根据纯电动汽车的制动能量回收设计方案，主要分为并联控制和串联控制，其中串联控制在汽车运行过程中先使用电机制动力，当电机制动力不足时，利用液压制动力进行补充，相比并联制动来说，再生能量回收率更高。为了使纯电动汽车的制动能源回收能兼顾汽车的安全性、经济性和舒适性，可在车辆小强度运行時利用制动力进行能量回收，在车辆大强调高速运行时对电机制动力进行限制，目的是提高车辆运行过程中的稳定性和安全性。另外，还可以依托电子制动力对动力分配前后进行调整，目的是防止车轮在低附着的地面上抱死。

1.2 电机控制技术

电机遥控是一种驱动装置，能通过技术调制将直流逆变为交流，进而调整直流对电压的利用率。电机科学的调整策略能提高电机工作效率，提高电机工作时能源的利用率，进而减少能源消耗，是纯电动汽车主要节能技术之一。对电机控制技术的研究主要有利用模糊的内控对无刷直流电机进行控制，以处理非线性问题;基于径向基核函数神经网进行电机控制，目的是提高控制的精度;基于向后传播算法模糊神经网的控制器，目的是实现对车速的精准识别和跟随;以TMS320F28035为控制中心，利用48V的低压电机作为驱动，在提高汽车安全性的基础上最大限度的提供转矩和高能量利用率。

2 新型双电机构型纯电动汽车构型

文章探讨的新型双电机构型纯电动汽车是在原有单机纯电动汽车的基础上进行改装，目的是在保证原汽车动力的基础上提升新型双电机构型纯电动汽车的效能。改装后的双电机构型汽车在运行时能实现转矩耦合和转速耦合的双驱动模式的并用，节能潜力比较可观。

2.1 改造前的汽车构型及电机参数

改造前的单电机汽车的构型主要是单电机带驱动桥结构（具体如图1）。电机参数是：峰值功率为90kW，额定功率是45kW，最大转矩为210N·m。改装前的单电机汽车MG的MAP如图2所示。

2.2 改造后的双电机型纯电动汽车动力结构

改造后的双电机型纯电动汽车的动力运行是通过两个电机和两个离合器共同作用，其中电机MG2通过离合器C2与行星排的太阳轮进行连接，而电机MG1主要是通过减速结构与行星排的活动齿圈连接;其中离合器1与制动器B1主要是控制电机MG1连接的活动齿圈，并控制齿圈的闭合状态，离合器2主要通过控制电机MG1与汽车主驱动轴的连接状态，实现与汽车的主减速器的连接。（如图3）

3 新型双电机构型纯电动汽车的双电机参数配置

改装后的双电机型汽车的两个电机的参数配置主要是结合汽车工作模式和整车电机性能参数进行设置。结合整车的参数配置，双电机的参数要满足两个电机的联合工作区域不小于整车电机工作区域，两个电机可进行不同功率的协调划分，目的是使单独电机工作的区域与耦合工作区域分布的合理性，电机在工作时能有效提高高效率区间的能量利率效率。双电机的工作效率与其工作区域相关，工作区域又与汽车行驶过程中的工况相关。在划分双电机的工作区域时，可依托电机工作地点和车速频次的统计进行确定，在获得较高电机工作频次的基础上确定电机工作功区域与功能。

4 双电机构型控制策略

改装后的双电机构型主要是通过模式识别、转矩计算和需求转矩三部分进行软件控制。（如图4所示）由于改装后的双电机构型汽车属于混合动力结构，在控制时要依托整车控制结构，对车辆的运行进行控制。车辆在不同行驶状态下，会根据满足车辆运行条件进行最佳工作模式的。切换。具体规则依托驱动原理和动力源参数制定，目的是使双电机都可在尽可能高的高效工作区域。汽车在行驶过程中，根据对加速踏板变化的识别，对车辆进行调整，对应的条件是加速踏板变化率为零时，整车处于稳态模式，否则整车处于瞬态模式。在相同踏板开度情况下，基准转矩MAP呈现上凸型时，形成的基准转矩大于呈现下凹型，此时，整车的消耗功率会增加。为了准确计算双电机构型电动汽车的节能潜力，本文所设计的属于下凹型基准转矩，那么当整车处于急加速的情况时，动力会出现不足，需要增强转矩进行补偿。转矩补偿的目的是满足车辆急加速时的运行转矩需求。

车辆在运行过程中，当踏板给出一个转矩需求时，可以对双电机MG1和MG1的单独工作时的功率及MG1和MG1合作时工的工作功率进行测量，通过对不同工作模式的工作需求功率进行计算，以总结出电功率工作需求量最小狀态下的工作模式。

5 仿真结果

通过相关仿真模型的构建，可以对单电机工作能量消耗与双电机工作能量消耗进行对比，进而发现双电机构型节能潜力最大，比单电机节能率要高大概10%。总之，通过对双电机和单电机的工作耗能进行对比研究发现，双电机能在满足整车运行基础上能实现经济效益最大化，能突出节能效果。

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