Riassunto: rispetto al singolo ingranaggio di riduzione del rapporto a velocità fissa, l'AMT a due velocità può ridurre le prestazioni della batteria e del motore del sistema completo del veicolo, ma è necessario ragionevole ShiftsStrategy per garantire che possano essere soddisfatti i requisiti di economia e energia del veicolo. In primo luogo, questo documento analizza le variazioni di batteria, motore e efficienza di trasmissione nelle condizioni di guida con le variazioni della velocità del veicolo e l'apertura del pedale dell'acceleratore. Per realizzare l'obiettivo della massima efficienza del sistema, il documento progetta una strategia di spostamento economico ottimale. In secondo luogo, le analisi cartacee della velocità accelerata sotto diversi turni con variazioni della velocità del veicolo e dell'apertura acceleratorpleppedal. Per realizzare l'obiettivo della massima efficienza del sistema, la carta progetta una strategia di spostamento ottimale. Infine, il documento progetta un controller di switch di strategia a turni, costituisce un consumo di power di 100 chilometri e il tempo di accelerazione nell'indice di prestazione completo, calcola i fattori di domanda di potere basati sulla teoria fuzzy e seleziona una strategia di turno corrispondente in base ai fattori di domanda di potenza. I risultati della simulazione e dell'esperimento mostrano che rispetto alla strategia di spostamento tradizionale, il consumo medio di energia di 100 chilometri è ridotto del 97% e la teacclerazione è leggermente peggiore di circa il 3, 96%. Pertanto, la strategia del turno può non solo garantire la domanda di potere di TheDriver, ma anche migliorare l'economia ed estendere il chilometraggio della resistenza del veicolo. Parole chiave: AMT a due velocità; efficienza del sistema; controllo fuzzy; Fattore di domanda dinamico; controller di commutazione.
Al fine di ridurre i requisiti di prestazione della batteria e del motore di guida per veicoli elettrici puri, sono generalmente abbinati a trasmissioni automatiche multi-gear, di cui AMT a due velocità è un argomento di ricerca a caldo con i vantaggi di una struttura semplice, a basso costo e alta efficienza di trasmissione.
Al fine di bilanciare l'economia e la potenza del veicolo e per garantire che il motore di trasmissione funzioni sempre in modo efficiente, è necessario progettare una strategia di spostamento ragionevole per l'AMT a due ingranaggi. Intorno a questo problema, esperti e studiosi in patria e all'estero hanno condotto molte ricerche. Xiao Lijun et al. proposto un metodo di controllo integrato e coordinato, incluso il motore di trasmissione, utilizzando la strategia di controllo del cambio di stato a stato finito per regolare la velocità del motore e i risultati della simulazione e del banco mostrano che il motore dell'unità partecipa allo spostamento del cambio e il processo di spostamento del cambio è Più veloce. Liu Fuxiao et al.2 ha sviluppato una strategia di spostamento di potere ed economia con gli obiettivi del tempo di accelerazione più breve e dell'efficienza del motore di guida più elevata, rispettivamente, e ha progettato un controller di commutazione basato sulla teoria fuzzy. I risultati della simulazione hanno mostrato che il metodo può garantire l'economia e il potere del veicolo. Fu Jiangtao et al. ha stabilito un modello di consumo di energia ottimale e ha introdotto due funzioni di costo aggiuntive per prevenire il cambio frequente. I risultati della simulazione e dei test mostrano che la strategia riduce efficacemente il consumo di energia del veicolo oltre 100 km. Li Congbo et al. ha proposto una strategia di cambio in modalità economica con bassa perdita di energia e ha sviluppato un metodo di calcolo della coppia del motore di azionamento. Allo stato attuale, lo sviluppo della strategia di cambio comune analizza solo le caratteristiche della macchina per l'unità e le sue variazioni di efficienza, oppure calcola la coppia di produzione minima dell'attuale motore di azionamento con l'obiettivo del consumo minimo di energia, che migliora l'economia del veicolo in un certo estensione, ma sacrificherà notevolmente la dinamica del veicolo5-. L'efficienza della batteria di alimentazione e l'efficienza della trasmissione nel sistema di alimentazione del veicolo elettrico puro sono anche fattori chiave che influenzano l'intervallo del veicolo. Allo stesso tempo, l'attuale strategia di cambio ampiamente utilizzata è un metodo di selezione degli ingranaggi off-line, che non può essere regolato dinamicamente per diverse condizioni di guida. In questo documento, il modello di efficienza del motore di azionamento, della batteria e della trasmissione è costruito per analizzare i cambiamenti dell'efficienza del sistema in ciascuna condizione di guida e la migliore strategia di spostamento economico è formulata con l'obiettivo della massima efficienza del sistema. Al fine di garantire le dinamiche del veicolo, la migliore strategia di turno di dinamica è sviluppata con l'obiettivo della massima accelerazione. Infine, un metodo di calcolo del fattore di domanda di potenza è progettato in base alla teoria fuzzy per determinare quale strategia di spostamento dovrebbe essere utilizzata per il veicolo in questo momento dal fattore di domanda di potere. I risultati della simulazione e dei test mostrano che la strategia di spostamento progettata può garantire che il veicolo possa soddisfare la domanda di energia del conducente e aumentare anche la gamma di veicoli elettrici puri.
1 Struttura del sistema di trasmissione
Questo studio si basa su un veicolo elettrico puro dotato di un AMT a due velocità. Il sistema di trasmissione di questo veicolo è costituito da una batteria di alimentazione, un motore sincrono a magnete permanente, un AMT a due ingranaggi e un differenziale, come mostrato nella Figura 1. Il controller integrato del propulsore è responsabile della trasmissione di segnali di controllo alla batteria, al motore e due -Gear AMT, mentre l'energia elettrica viene trasferita tra la batteria e il motore sincrono a magnete permanente e l'energia meccanica viene trasferita tra il motore, AMT a due ingranaggi e differenziale.
Poiché il motore di trasmissione ha una risposta rapida, l'AMT a due ingrana adotta una struttura senza frizione, come mostrato nella Figura 2.
2 Maiusc Strategy Design
2.1 Analisi dell'efficienza del sistema di trasmissione
Quando si formulano una strategia di spostamento economico, i cambiamenti di efficienza dei componenti del propulsore devono essere pienamente considerati. Poiché l'efficienza di altri componenti è elevata e non cambia in modo significativo in ciascuna condizione di guida, in questo documento vengono analizzati solo i cambiamenti di efficienza del motore di trasmissione, della batteria di alimentazione e della trasmissione.
1) Modello di efficienza del motore di guida per stabilire il modello di motore sincrono a magnete permanente ha principalmente 2 metodi, analisi teorica e modellazione sperimentale. La modellizzazione dell'analisi teorica è stabilire le equazioni differenziali che descrivono le caratteristiche del motore analizzando la forza e il principio elettrico di ciascuna parte del motore sincrono a magnete permanente. Tuttavia, a causa della complessa relazione di accoppiamento elettromagnetico all'interno del motore e alcuni parametri sono difficili da misurare, il metodo di modellazione sperimentale viene utilizzato per analizzare il cambiamento di efficienza del motore di trasmissione raccogliendo la velocità, la potenza, la coppia e altri dati del motore sotto Diversi carichi di G-Subject, stabilendo una tabella di dati in grado di descrivere le caratteristiche dinamiche effettive del motore e utilizzare la ricerca e l'interpolazione della tabella per ottenere l'efficienza del motore in diverse condizioni di lavoro.
La Figura 3 mostra la superficie dell'efficienza del motore NM con velocità del motore WM e coppia TM
Per facilitare l'analisi dell'efficienza del motore, la Figura 3 è proiettata sul piano della velocità di coppia del motore per ottenere il diagramma di contorno dell'efficienza del motore mostrato nella Figura 4. Si può vedere dalla Fig. 4 che l'efficienza del motore è bassa quando il motore La velocità è inferiore a 2000R/min e la coppia di uscita è inferiore a 150N-M. Pertanto, durante la progettazione della strategia di spostamento, il motore di trasmissione dovrebbe essere evitato di lavorare in questo intervallo.
2) Modello di efficienza della batteria di alimentazione
La batteria della carpa di fosfato di ferro è una batteria di alimentazione del veicolo ampiamente utilizzata e le prestazioni operative sono influenzate da temperatura, tensione terminale, SoC a cella singola e altri fattori. Poiché il processo di lavoro della batteria è un complesso processo di reazione chimica, è anche difficile stabilire un modello matematico accurato attraverso l'analisi teorica. Pertanto, in questo documento, il modello di efficienza della batteria viene stabilito combinando esperimenti con adattamento numerico.
Poiché questo studio prevede solo la strategia di aumento dei veicoli elettrici puri, qui viene stabilito solo il modello di efficienza di scarica della batteria di alimentazione. Il metodo specifico è il seguente: per il test viene utilizzato lo scarico intelligente CKHF-500v500A e la temperatura del test è impostata nell'intervallo di (35 2) C con riferimento alla temperatura di lavoro della batteria durante la normale guida della pura elettrica veicolo. Durante la guida del veicolo, il controller integrato del propulsore interpreterà l'intenzione di guida del conducente, calcola la coppia da produrre dal motore e invierà una richiesta di alimentazione al sistema di gestione della batteria. I dati sull'efficienza della batteria e sul SOC vengono raccolti a diversi poteri di scarica e montati per ottenere il grafico dell'efficienza della batteria mostrato nella Figura 5.
3) Modello di efficienza della trasmissione La perdita di potenza della trasmissione è principalmente composta da perdita di potenza di meshing, cuscinetto perdita di potenza di attrito e perdita di potenza che soffre di olio. Secondo la struttura specifica di una AMT a due velocità selezionata in questo documento, la formula di calcolo di ciascuna perdita di potenza è la seguente.
Dove: PC per la perdita di alimentazione meshing di ingranaggi; PH per la perdita di potenza di attrito scorrevole per gli ingranaggi; PR per la perdita di potenza di attrito di rotolamento degli ingranaggi; F (s) per un fattore di attrito istantaneo; FN per il carico normale della superficie del dente; VH (s) per la velocità di scorrimento delle perdite per la perdita; H per lo spessore del film di olio di potenza elastico; VG per la velocità di rotolamento media; b per ingranaggio larghezza dei denti efficace; β per l'angolo dell'elica del cerchio di indicizzazione degli ingranaggi.
Dove: p è la potenza di perdita di attrito del cuscinetto; m è la coppia di attrito del cuscinetto del modello SKF; n è la velocità di rotazione del cuscinetto
Dove: PJ è il potere di perdita di soffocamento; TCHURN è la coppia agitata
2.2 La strategia di spostamento economico ottimale con efficienza ottimale del sistema in base all'equazione di guida del veicolo, è possibile ottenere la potenza di uscita del veicolo in condizioni di guida, come mostrato nell'equazione (4).
E la potenza di input può essere espressa come
Combinandosi con l'equazione (4) (5), l'efficienza dell'intero sistema del veicolo può essere ottenuta come
Dove: ηsys è l'efficienza totale del sistema; μ è il coefficiente di adesione stradale; M è la massa del veicolo; α è l'angolo di rampa; Il CD è il coefficiente di resistenza all'aria; A è l'area del vento; Δ è il fattore di conversione di massa; V è la velocità del veicolo; ηm e ηb sono rispettivamente l'efficienza del motore e della batteria; TM è la coppia di uscita del motore; WM è la velocità angolare del motore.
Senza considerare la resistenza alla rampa, può essere ottenuto dall'equazione (6) che l'efficienza del sistema è correlata alla velocità del veicolo, all'accelerazione, all'efficienza della batteria, all'efficienza del motore e ad altri fattori. Al fine di garantire la massima efficienza del sistema del veicolo durante il processo di guida, il controller deve controllare il veicolo a una diversa apertura e velocità del pedale dell'acceleratore per selezionare un ingranaggio ragionevole per garantire la massima efficienza dell'intero sistema del veicolo. Sulla base del modello del veicolo nella crociera AVL e del metodo di calcolo sopra indicato, l'efficienza del sistema del 1 ° e 2 ° marcia con il SoC batteria di 0,9 viene calcolata rispettivamente, come mostrato nella Figura 6 e 7.
Combinando i fichi. 6 e 7 danno la Fig. 8, da cui si può vedere che il sistema è sempre più efficiente prima e dopo lo spostamento, purché il cambio sia fatto all'intersezione delle due superfici.
Poiché l'economia del veicolo è la migliore quando il sistema è più efficiente, la migliore curva di aumento dell'economia può essere ottenuta proiettando l'intersezione delle superfici nella Figura 8 nel piano di velocità di apertura del veicolo di accelerazione, come mostrato nella Figura 9.
Analizzando la migliore curva di aumento dell'economia con SOC diversi, possiamo ottenere la migliore superficie del cambio di economia del veicolo elettrico puro sotto SOC diverso, come mostrato nella Figura 10.
Dalla Figura 10, possiamo vedere che la curva economica ottimale cambia in modo significativo quando il SoC della batteria è inferiore a 0,4. Il motivo è che l'efficienza della batteria diminuisce drasticamente quando il SoC batteria è troppo basso. 2.3 Strategia ottimale di spostamento del potere
Senza considerare la resistenza alla rampa, l'equazione (4) mostra che maggiore è l'accelerazione del veicolo, maggiore è la potenza di guida. Analizzando la relazione tra l'accelerazione del veicolo con l'apertura del pedale dell'acceleratore e la velocità del veicolo in diversi ingranaggi, possiamo ottenere il cambiamento di accelerazione in ciascun marcia, come mostrato nella Figura 11
Al fine di ottenere dinamiche sufficienti, è necessario garantire la massima accelerazione prima e dopo lo spostamento, come si può vedere dalla Figura 11: spostamento all'intersezione di ingranaggi e 2a superfici di accelerazione degli ingranaggi può garantire la massima accelerazione prima e dopo lo spostamento. Sulla base del principio di cui sopra, è possibile ottenere la migliore curva di aumento di potenza, come mostrato nella Figura 12
Allo stesso modo, il cambiamento della curva di aumento dell'energia ottimale con SOC diversi viene analizzato come mostrato nella Figura 13. Dalla Fig. 13, si può vedere che il cambiamento della curva di aumento dell'energia ottimale non è evidente con il cambiamento di SOC.
