新型功率分流式动力系统能量管理研究

作为一种具有电子无级变速功能的系统,功率分流式混合动力系统通过功率分流装置以实现系统传动效率的提高,成为极具发展潜力的传动形式之一。与传统的无级变速器相比,功率分流机构取消了耗能较大的变速装置,因此在带来传动效率改善的同时,也引入了复杂多样的工作模式。本文对功率分流式传动系统的核心技术进行了研究。通过对比分析传动部件连接方案、合理匹配传动系统部件参数、优化动力源工作模式,旨在达到提高系统能量利用率的目的。其中,主要研究工作如下:首先,以设计工作模式齐全、控制方便的传动系统为目标,提出了一种基于功率分流式装置的新型传动方案;在运用功率分析法和模拟杠杆法对分流机构分析的基础上,确认了分流装置的联接形式,并对传动系统各工作模式的动力特性和功率流向进行了分析。其次,参照我国相关的强制标准,对新型功率分流式传动系统的经济性和动力性参数进行了设计。基于设计参数,运用理论公式计算法和循环工况分析法对传动系统关键部件进行了参数匹配。基于MATLAB软件中Simulink环境搭建了动力系统的数值仿真模型。其中,包括综合使用理论公式和实验数据建模的动力源部件模型、基于系统特性的整车控制系统模块与行星齿轮模型和基于模糊系统的驾驶员模型。根据制定传动系统工作模式控制策略的基本原则,采用基于规则控制的方法对功率分流式系统的能量管理进行研究。以电池系统的荷电量参数值为参照标准,将汽车的驱动模式划分为电量维持和电量消耗模式;以发动机和电机组成动力源系统的等效燃油消耗率极小值为目标,对功率分流式传动系统所具备工作模式的动力源工作转矩进行了优化分配,为系统能量管理策略的研究提供参数支持。最后,将优化参数导入搭建的功率分流式动力系统数值模型,对汽车的经济性能和动力性能参数进行仿真计算。在仿真结果中,选取最大爬坡度、最高车速和纯电动行驶里程等参数以验证本文提出功率分流系统的可行性;选取SOC运行参数和循环工况的车速对比以验证本文制定能量管理策略的科学性和有效性。