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基于双转子电机的功率分流型混合动力系统能量管理策略
| 论文题名： | 基于双转子电机的功率分流型混合动力系统能量管理策略 |
| 关键词： | 双转子电机;功率分流;能量管理;混合动力系统 |
| 摘要： | 功率分流型混合动力系统能够兼顾串、并联型混合动力系统的优点，通过配置行星齿轮及转矩-转速调节电机可以实现对发动机运行点的二维灵活调节，从而能显著降低整车油耗。从电气和机械端口角度，行星齿轮与发动机转速调节电机的复合结构同双转子电机等效；基于双转子电机构建的功率分流系统可实现集约与可靠的统一。本文研究了基于双转子电机动力耦合装置的荷电状态维持型功率分流系统，并从全局和瞬时角度分析了所提构型的能量分配策略。 首先,基于双转子电机研究了功率分流型混合动力系统的构型与运行模式。根据双转子电机机械端口的连接方式，将构型分为等效单模输入、输出及复合分流型混合动力系统，并依据杠杆法推导出三种构型的动力学平衡方程；就三种不同构型的系统功率传递效率以及功率分流比进行了研究，最后基于给定工况，通过对比前述构型的高效速域比定量分析了等效双模单排输入分流构型。 其次,基于选定构型研究了整车参数匹配及动态规划全局能量管理算法。根据整车动力经济性指标分析了各动力部件的功率匹配关系并构建了基于实测数据的数值化插值模型；就动态规划算法的维度灾难问题，提出了基于发动机最优效率线的快速寻优策略。根据所提构型的动力学特性建立了优化目标方程；通过后向仿真模型验证了所提算法对系统燃油经济的优化效果。通过快速动态规划算法优化了功率耦合机构特征参数，并结合经济性指标给出了选值方案。 再次，本部分基于庞特里亚金极小值原理，构建了发动机可行域内离散点遍历算法。就共态变量与算法收敛性关系给出理论分析并构建了优化目标方程。通过具体工况给出了算法优化效果分析。就荷电状态低于约束限值问题引入了幂指和正切形式电耗惩罚项，并验证了修正效果。最后基于所提算法研究了双转子及转矩调节电机效率域变动对系统燃油经济性能的影响，并给出结论分析。 最后，从在线角度研究等效燃油消耗最小策略实时能量优化算法。推导出油电等效因子序列集的定常化表达。证明了该算法与庞特里亚金极小值算法的等效性，并给出油电等效因子的离线式求解策略。就该算法可行域约束集和哈密顿最小化的构建给出分析，通过前向仿真模型验证了车速跟随及燃油经济性，最后研究了电耗惩罚项对荷电状态的实时修正效果并给出对比分析。 |
| 作者： | 李练 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 佟诚德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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