纯电动大客车双电机耦合驱动系统匹配方法与综合控制策略研究

纯电动大客车的发展对于促进我国电动汽车产业发展和节能减排具有重要的意义，大功率动力驱动系统是其发展的关键技术之一，双电机耦合驱动是实现大功率动力驱动系统的有效途径。本项目以双电机行星耦合驱动系统为研究对象，对该系统进行动力学分析，提出基于功率密度最大原则的系统参数匹配方法；在系统效率最大的优化原则下，建立双电机行星耦合驱动系统的耦合度确定方法；运用多体动力学方法，对系统的模式切换和不同模式工作过程的瞬态动力学性能进行分析，研究其动力及能量分配机理，建立平滑模式切换控制方法及效率最优的综合控制策略。拟从理论上阐明双电机行星耦合驱动系统参数匹配优化方法、耦合度确定方法、模式切换的动态协调控制方法、效率最优的综合控制策略等关键科学问题。拟提出一种高效率、高功率密度的纯电动大客车双电机行星耦合驱动系统，为进一步提高我国大功率机电耦合驱动系统设计水平提供理论基础。

纯电动客车的发展对于解决能源短缺和城市空气污染问题具有重要意义。相比于单电机驱动系统，双电机耦合驱动系统具有更好的操作灵活性，从而更有利于使系统高效地工作。作为电动汽车领域的研究热点和难点，参数匹配和控制策略设计对双电机系统性能的发挥至关重要。针对双电机耦合驱动系统，提出了两种参数匹配方法。一种方式是通过车辆动力性要求对双电机系统的参数进行匹配设计。根据匹配结果，搭建了双电机耦合驱动系统的实验台架。通过台架试验得到了双电机系统在基于规则的控制策略下的效率图。这为后面双电机系统效率模型的建立和验证以及控制策略的开发提供了重要基础。台架试验完成后，进行了实车试验，测试了双电机系统的模式切换性能。通过对现有双电机系统的进一步分析，提出了另一种参数匹配方法：多目标集成优化设计方法。与此同时提出了两种改进结构。之后对三种拓扑结构的系统参数通过多目标集成优化方法进行了优化设计。结果表明，具有两个湿式离合器的新结构虽然在单电机工作情况下不能避免带排损失的产生，但是由于具有了更强的操作灵活性，整体的能量损失反而比原始拓扑结构少。.关于双电机耦合驱动系统的控制策略研究，主要取得了两点成果。其一是提出了一种基于工况块分组的自适应控制策略。这种控制策略的特点是以工况块而不是以整个工况为基本单元，然后按照某一分类参数对工况块进行分组，再根据不同种类的工况块组合进行控制策略设计。这些控制策略结合一定的工况识别方法就构成了一种自适应控制策略。仿真结果表明，相比于基于规则的控制策略，所提出的自适应控制策略在MANHATTAN工况、1015 6PRIUS 工况和UDDSHDV工况下能量损失可以分别减少22.0%、23.1%和16.4%。双电机控制策略研究的另一主要成果是针对模型预测控制，提出了一种速度预测模型。相比于传统的基于马尔科夫概率转移矩阵的速度预测模型，基于神经网络算法的速度预测模型和驱动转矩指数衰减模型，所提出的速度预测模型具有更高的预测精度。基于这种新的速度预测模型的控制策略在MANHATTAN工况、1015 6PRIUS 工况和UDDSHDV工况下能量损失可以分别减少11.2%、17.9%和11.1%。多目标集成优化设计方法，基于工况块分类思想的自适应控制策略，新的速度预测模型等作为主要研究成果，他们的应用不只限于双电机系统，在具有多动力源或多能量源的电动汽车上具有很好的应用前景。