基于fspm混合動力汽車研究

保持在額定轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)方能提供較高的效率。的發(fā)展使車數(shù)量增多，同研究內(nèi)容如下：(1)本文分析了串聯(lián)電耦合式、并聯(lián)電耦合式、混聯(lián)電耦合式以及復(fù)/本文分析了磁通切換永磁(FSPM)電機電壓轉(zhuǎn)矩數(shù)學(xué)模型，并利用/FSPM/要研究為串聯(lián)式混合動力模型。本文使 平臺設(shè)計出一個整車模型/FSPMThisarticleisaboutthesimulationaboutaserieshybridvehiclebasedonFSPM.Hybridvehicleisanimportantdirectionofcarresearchcurrently.ConventionalICengine’sefficiencyisrelatedtothespeedoftheICengine.IfwewantmakesuretheICengineoperateinahighefficiency,thetransmissionisnecessaryandthespeedshouldkeepinanarrowrange.Thedevelopmentofeconomybringstherisingnumberofprivatecar.ThefrequentstartingupandbrakingmaketheICenginecouldn’toperateinaratedspeed.Meanwhile,itbringthetrafficfumesandincreasethecostofcar.Pureelectricvehiclehaveenvironmentfriendlyfeatures,butundertheconditionthatthetechnologyofbatterycouldn’tbemadesomebreakupdevelopment.Purevehiclecouldn’tsatisfiedthedistance ’sneed.ThehybridvehiclehavetheadvantagesofpurevehicleandtheICenginevehicle.TheToyota’sPriusproveit.Thehybridhavemanyenergysourcesandenergyconverters.Sotherearemanytopologyconnections.Nowtherearefourlinkwaysaboutthehybridvehicleincludingserieshybriddrivetrain,parallelhybriddrivetrain,series–parallelhybriddrivetrain,complexhybrid.Thelattertriplewaysaremainlyabouttheplanetarygearandthisarticleisaboutthefirstway.ThemostimportantfeatureofserieshybriddrivetrainistheIC/canoperateinthemostefficiencyspot.Themodelbasedon /theentirelyvehicleanditincludesmotor,generator,batteryandcontrolunit.Usingthedatafromtherealdrivecondition,themodelteststheperformanceofthehybridvehicle. Energy theoptimum，，近些年來經(jīng)濟來的收入水平提高大量普通民眾有能力私人轎車，我國情況來看汽車數(shù)量近幾年數(shù)量增加迅速。隨之帶來的環(huán)境壓力日益明顯，因轎車的增多，導(dǎo)致城市擁堵情況十分常見。大量汽車擁堵的結(jié)果是，在堵車過程中為了保證起動性能一般不會將發(fā)動機關(guān)閉，而是保持發(fā)動機空轉(zhuǎn)，一旦可以前進，內(nèi)燃機再次加速。內(nèi)燃機反復(fù)起動加致使汽油的燃燒80%。汽車因要滿足不同的運行情況，160km/h的運130km/h，，混合動力理論時間很早，19世紀(jì)就有混合動力的原型制造出來。早的發(fā)電機電動機及電池的成本要大于其所帶來的效益，即對于汽車來說，其些年來，電機控制技術(shù)以及電池技術(shù)的進步，和日漸嚴(yán)重的石油使混合動力國外新能源汽車發(fā)展現(xiàn)司首先在市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力汽車普銳斯一代，該轎車于2000年7月開始出口洲，同年9月開始出口歐洲。普銳斯在達成2004年所生產(chǎn)的普銳斯二代，2010年推出的普銳斯三代在油耗量相比傳統(tǒng)汽車降低50%以上，三代普銳同時奔馳、BMW、雪均有相關(guān)車型提出。綜合市場情況，尤以豐田普國內(nèi)新能源汽車發(fā)展現(xiàn)和地方的雙重支持下一大批汽車企業(yè)都推出了自己的電動汽車發(fā)展重大專國內(nèi)混合動力汽車最值得介紹的產(chǎn)品為“秦”系列車型其為混70公里。價格較為低廉。研究目的和意1899年。在法國巴黎的美術(shù)展覽館，由比利時的Liège與Pieper和法國的Vendovelli與Priestly電動車公司分和鉛蓄電池輔助的小型空冷汽油發(fā)動機但是當(dāng)時所設(shè)計的混合動要是為內(nèi)合動力的且電力電子技術(shù)的發(fā)展與電機控制技術(shù)的發(fā)展也為高效控制混合21世紀(jì)環(huán)境污染已經(jīng)是各國所要面對的最為重要的問題，其中大氣環(huán)境罪魁禍?zhǔn)拙褪腔茉吹牟煌耆紵龓淼母鞣N污染物對于化石能源在完全燃燒下只會生成對大氣與無害的二氧化碳與水但是的不完全燃燒持較高效率的運行，如豐田公司的Prius三代產(chǎn)品均實現(xiàn)了相比與傳統(tǒng)車輛內(nèi)燃機俗稱發(fā)動機，指使用液體燃燒產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩的設(shè)備，因其輸出轉(zhuǎn)2200rpm40kW275g/kWh20%。針對2.1中傳統(tǒng)汽車的油耗較低的缺點混合動力汽車成為的研究熱點。本文討論的為非插電式，對于插電式其主要思想是在本文所討論的混合式基礎(chǔ)下，對電池可以在汽車靜（這句話表達不是很清楚）點，即保持油料的充分燃燒，但是不同的路況與加需求使得汽車電動機的輸（timesnew（單向（單向Σ動力系（9 物理連 電氣連 機械連?-(a)圖(b)稱為傳統(tǒng)意義上的并聯(lián)式的驅(qū)動構(gòu)造。這一構(gòu)造中，機械耦合器中的兩個成能量緩沖器。圖（c）為傳統(tǒng)意義上的混聯(lián)式混合動力電驅(qū)動系的構(gòu)造。這一夠早的明顯特征是使用兩個功率耦合器——其擁有的運行模式當(dāng)然多運行模式帶來的結(jié)果也是成本的增加。圖（d）是復(fù)合式混合動力電驅(qū)動系的構(gòu)造，他具有與混聯(lián)式相類似的結(jié)構(gòu)。唯一的差異在于電耦合功能由功率變換器轉(zhuǎn)移到蓄電池組，并且在電動機/發(fā)動機組和蓄電池組之間加入了一個功率變換器。160（km/h）時汽車的輸出功率要達到4.195×104w，加上傳動損耗及燃燒發(fā)熱160km50kw，的大部分運行速度小于60km/h，而且起動與停止十分頻繁。對于汽車的大部分混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)+電+電機負(fù)M--R+E片夾在一個段落中內(nèi)阻一定，因為電路的端電壓受電池電壓控制保證為560V，那么流入主線的電I1可表示為：

=

??3=??1???=式中：I2I3為？（各個參數(shù)代表含義I2I2<I1I3>0，這是發(fā)動機的電流一部分流入電池，一部I2>I1，此時電池與發(fā)動機共同給電動機供電。平臺為MathWorks公司所生產(chǎn)的數(shù)學(xué)軟件包含、Ployspace三個部分，本次仿真采用平臺仿真模型。提供大量可以直接使用的模型，除了常用的信號處理部分本次仿真還使用了SimPowerSystem、SimDrivelineSimPowerSystem主要仿真對象為一些電氣變量，可以仿真本設(shè)計使用的電池、發(fā)電機、DC變換模塊。SimDriveline主要仿真對象為一些機械結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計中發(fā)動機的運行，摩擦損耗，以及發(fā)動機與電動機的耦合都要由SimDriveline工具箱完成?？梢曁岣吡司幊绦侍貏e需要使因為能量管理方案需要對于總線氣門充電進S-Function函數(shù)方式進行程序控制，提供自定義控制方式的編寫，舉個例子來講，只能將一控制模塊，那么將會使整個模型復(fù)雜，而自定義模塊的提出完美的解決了這一問題自定義模塊提供ScriptFortanC語言的編程方式，其中Script包括Level-1與Level-2兩種方式，Level-1是控制模塊編寫的原始方式。Level-2使用了的控制語法支持更簡潔的書寫方式，本本文采用/建立了混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)，包括磁通切換永M方式都可以使用。FSPM電機的基本調(diào)速原理為三相對稱的定子電流會形成一個旋轉(zhuǎn)的定子其控制方程極其復(fù)雜，因此，上個世紀(jì)工程師Park提出了Park變換，將三id交軸電iqi00。在轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系上，其中??為轉(zhuǎn)子位置角，????da????=定子的電壓方程為一變系數(shù)微分方程，求解十分復(fù)雜，所以使用Park變化將定子電壓方程變換到轉(zhuǎn)子坐標(biāo)系上。Park矩陣可表示為：cos(??

?

+ ??=

?sin(?? ?

? ?

+

1

1

1 Park3 ? 3???1=[cos(????

?sin(??3

+ ?

+

[????]=??

]+[0

[????]= ??????][????]+

????[??????]=[????cos(?????2??/3)

??????cos(????+

[????]=??

??]

]+

]]+??

??[????]=??[??

??]???1??

]+??

]]+R

????=?????????????+ ????=????????+????????????+ =????)????????]（10（id=0torque/ampere（ψ0=ψm，其中ψ0為合成磁鏈，ψm為永磁磁鏈；（cos?=1本次研究主要為能量管理的研究，所以使用了最簡單的id=0控制，即保持id00。只是控制交軸電流進行轉(zhuǎn)字輸入，輸入的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)與當(dāng)前電機轉(zhuǎn)速同時輸入PI調(diào)節(jié)器，輸出的為交軸電Park0.2A時，調(diào)節(jié)開關(guān)狀態(tài)，控制三相電壓。電流一個環(huán)寬時，打開下橋臂。具體控制部分見下圖。坐車Vbus+與Vbus-為直下圖為電機控制系統(tǒng)的模型最左側(cè)為外界輸入的汽車目標(biāo)速度PIdqabc軸的坐標(biāo)變換得使用提供發(fā)動機模型，在設(shè)定了最大功率，最大功率轉(zhuǎn)速，最大轉(zhuǎn)速01。代表這0到當(dāng)前轉(zhuǎn)速的最大功率之間的輸出。輸出信號為一個轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速信號。發(fā)動機需要穩(wěn)定在額定轉(zhuǎn)速，所以左側(cè)的PI的調(diào)節(jié)器的輸入為1500，關(guān)于當(dāng)前PI調(diào)節(jié)器之后，獲得氣門信號，因為在電池容量較PI調(diào)節(jié)器右側(cè)包含一個氣門控制器可以打開信號發(fā)動機便可以按照控制目標(biāo)進行PI調(diào)節(jié)即當(dāng)當(dāng)前速度小于1500時，1500時，減小氣門，發(fā)動機右側(cè)的輸出連接至轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)進行阻尼，其充電的能量應(yīng)該主要用于汽車內(nèi)部其他需要使用電源的設(shè)備，DC/DC變換是電力電子中的一個重要課題。目前合適的DC變換電路很多。其量情況的動態(tài)分析控制，/ 提供了userdefined模塊可以方便的實現(xiàn)各種控制。Userdefined模塊的思想是通過一個模塊，這個模塊可以獲得Mux模塊的輸入端口，經(jīng)過分析之后輸出信號也為一個向量信號，Demux模塊將總（ThrotSw（Ist（GbusSw（BatBusSwS-Functions以及該模塊的使用。S-Function可以使用 ，C，C++，Ada，或Fortran語言來編寫。使用MEX實用工具，將C，C++，Ada，和Fortran語言的S-Function編譯成MEX-文件，在需要的時候，它們可與其它的MEX-文件一起動態(tài)地連接到中。S-Function使用一種特殊的調(diào)用格式讓你可以與方程求解器相互作用，這與發(fā)生在求解器和內(nèi)置塊之間的相互作用非常相似。S-Function的形式是非常通用的，且適用于連續(xù)、離散和混合系統(tǒng)。S-function為你提供了一種在模型中增加塊的，你可以使用，C，C++，Ada，或Fortran語言來創(chuàng)建自己的塊。按照下面一套簡單的規(guī)則，你可以在S-function中實現(xiàn)自己的算法。在你編寫一個S-Functin函數(shù)，并將函數(shù)名放置在一個S-Functin塊中（在用戶定義的函數(shù)塊庫中有效）之后，通過使用masking定制用戶界面。本次仿真我使用Level-2編寫控制算法，接下來介紹該模塊程序的（Timesnewroman）functionControl(block)function%Registernumberofportsblock.NumInputPorts=1;block.NumOutputPorts=%Setupportpropertiestobeinheritedordynamic%Overrideinputport =3;block.InputPort(1).DatatypeID=0;%doubleblock.InputPort(1).Complexity='Real';block.InputPort(1).DirectFeedthrough=true;%Overrideoutputportproperties block.OutputPort(1).DatatypeID=0;%doubleblock.OutputPort(1).Complexity='Real';%Registerparameters =block.SampleTimes=[-1pliance=block.RegBlockMethod('Start',@Start);block.RegBlockMethod('Outputs',@Outputs); %Requiredblock.RegBlockMethod('Update',@Update);block.RegBlockMethod('Derivatives',@Derivatives);block.RegBlockMethod('Terminate',@Terminate);%Required%end1。然后設(shè)置出入端口數(shù)據(jù)格式與數(shù)據(jù)維數(shù)，這里入端口設(shè)置為340。接下來設(shè)將其他函數(shù)向系統(tǒng)，比如起動函數(shù)，輸出函數(shù)，更新函數(shù)，求導(dǎo)函數(shù)，中斷函數(shù)。仿真的過程其實是不斷的進行更新、求導(dǎo)、輸出的過程。這里的functionblock.Dwork(1).Data=Start函數(shù)起動模塊，Dwork變量相當(dāng)于該主控模塊的一個內(nèi)存，可以數(shù)據(jù)，我們知道的仿真要有一個仿真的步長使用該模塊就可 function%block.InputPort(1).Data(1)%block.InputPort(1).Data(2)%block.InputPort(1).Data(3)Gasoline%block.InputPort(1).Data(4)VGasoline%block.OutputPort(1).Data(1)%block.OutputPort(1).Data(2)%block.OutputPort(1).Data(3)%block.OutputPort(1).Data(4)BatBuSwifblock.InputPort(1).Data(1)>95ifblock.InputPort(1).Data(3)<100block.OutputPort(1).Data=[0001];block.OutputPort(1).Data=[050ififblock.InputPort(1).Data(3)<1400block.OutputPort(1).Data=[1101];block.OutputPort(1).Data=[101系。下面介紹兩個典型的控制策略：1.峰值電源最大荷電狀態(tài)控制策略SOC-of-PPS）;2發(fā)動機開動和關(guān)閉（發(fā)動機開/關(guān)）關(guān)于峰值電源最大荷電狀態(tài)控制策略，這種策略下，首先要滿足駕駛員所給出的功率指令。其次要滿足電池的高容量。發(fā)動機/發(fā)電機是基本動力源，而峰值電源為輔助動力源?？刂撇呗员豢醋鲬?yīng)用于車輛的獨特設(shè)計。就車輛而言，性能（車速、加速度、爬坡能力等）是首要關(guān)注的，如以頻繁停車起動的測量，以及以執(zhí)行任務(wù)為目標(biāo)的 車輛等。高能量的電池將保證其較高的運行性能。峰值電源最大荷電狀態(tài)的控制策略強調(diào)保持峰值電源荷電狀態(tài)在其高電平。7-5/發(fā)電定線時，發(fā)動機/發(fā)電機關(guān)閉，車輛僅有峰值電源供電行駛；另一方面，當(dāng)峰值電源的荷電狀態(tài)達到其時，發(fā)電機/發(fā)動機起動，峰值電源由發(fā)動機/發(fā)電機向其充電。對于電池，設(shè)定兩個閾值。20%80%。第一章中已經(jīng)說明，串聯(lián)式混合動總線，會引起電流回流至發(fā)電機，引起發(fā)電機。所以在其達到較高速度時，1400轉(zhuǎn)時，這是發(fā)電機電勢已大于電池輸90%，這時可以將發(fā)動機3.7.1設(shè)計參1.2.加速時間（100km/h）最大爬坡能 >30%(低速)>5%最高車 阻力計VTrO

T=????sinα+????+

+

-

本次設(shè)定的額定速度為160km/h但是明顯160km在正常情況下根本無法達峰值功率

額定轉(zhuǎn) 額定轉(zhuǎn)矩

額定頻 額定電壓額定電 額定轉(zhuǎn)速額定容 失速轉(zhuǎn)矩傳動比 額定電機轉(zhuǎn)速對應(yīng)車速為100km/h。PI調(diào)節(jié)器參數(shù)改善，P參數(shù)減小能有效遏制較大的起動電流。定子三相起動電流定子三定子三相電流0- 時間車速車速0

汽車速度（靜止電池啟動 時間60km/hPI調(diào)節(jié)器時，當(dāng)被調(diào)量與目標(biāo)量差距較大時，其所進行的控制實質(zhì)為bang-bang控制，即全加速狀態(tài)。當(dāng)被調(diào)量接近于目標(biāo)量時，P參數(shù)發(fā)生作用降Q軸電流，進而加速度發(fā)生較大變化。要比內(nèi)燃機機車短50%這是學(xué)界所一致認(rèn)同的近紀(jì)念sa公司所生產(chǎn)的0100km/h間僅為4.8s，對于使用內(nèi)燃機起動的測量來說，這可能是1級別水平了，這也從間接證明了純電起動的優(yōu)勢。低速充電分 10.001%10%1.8s2.8s發(fā)動機總線開關(guān)打開。進而對電池進行充電。

Gasoline0

GasolineBus0 820V565V。Gasoline10 4Time（s） 0標(biāo)明發(fā)動機未起動，待發(fā)動機達到額定速度時，0.9。Motor0 中速充電分

0

0 Gasoline10 4.10 100km/h高速共同驅(qū)動分 2s2s后，Motor0

0 160km/h

0

10 100km/hSOC10.1。具體分析見以下圖表 上圖此次實驗中的電池容量變換圖，看以清楚的看到，0~2s的過程中電池10.11450rpm時，接入汽車總線，發(fā)動機速度出現(xiàn)瞬間下降，隨即繼續(xù)加速。在8s的位置。切除發(fā)動機，則發(fā)動機迅速降速。在右側(cè)因為電池容量再一次貶4210 上圖為發(fā)動機氣門設(shè)置，在4s到8s的過程。發(fā)動機出于最優(yōu)運行點。真正工業(yè)過后化石的使用使人類在數(shù)百的進步超過之前的數(shù)千年，生活的便利也帶來了大量問題，大量化石的使用，不僅會減少為未來的本文說研究的混合動力汽車正是代表的汽車研究方向當(dāng)然在電池容量混合動力的高效性已經(jīng)為業(yè)界所證實，前文所提起過的的Prius系列以過程。其中額定運行情況下，發(fā)動機功率控制在額定功率的80%左右，符合最優(yōu)U額定的情況下，因為發(fā)電機勵磁電壓恒R，這輸出功率本身即保持恒定即???P 附錄S-Functionsfunction%MSFUNTMPL_BASICATemplateforaLevel- S-%TheS-functioniswrittenasa %samenameastheS-function.Replace'msfuntmpl_basic'withthe%nameofyourS-%%Itshouldbenotedthatthe S-functionisvery%toLevel-2C-MexS-functions.Youshouldbeabletoget%informationforeachoftheblockmethodsbyreferringto ationforC-MexS-%%Copyright2003-2010TheMathWorks,%%Thesetupmethodisusedtosetupthebasicattributesofthe%%S-functionsuchasports,parameters,etc.Donotaddany%%callstothemainbodyofthe%%Function: %%SetupthebasiccharacteristicsoftheS-functionblocksuchas:%%-Input%%-Output%%-Dialog%%-%% :%%C-Mexcounterpart:function%Registernumberofportsblock.NumInputPorts=1;block.NumOutputPorts=%Setupportpropertiestobeinheritedordynamic%Overrideinputportproperties =3;block.InputPort(1).DatatypeID=0;%doubleblock.InputPort(1).Complexity='Real';block.InputPort(1).DirectFeedthrough=true;%Overrideoutputportproperties block.OutputPort(1).DatatypeID=0;%doubleblock.OutputPort(1).Complexity='Real';%Registerparameters =0;%Registersample%[0 :Continuoussample%[positive_numoffset]:Discretesample%%[-1, :Inheritedsample%[-2,0] :Variablesampletimeblock.SampleTimes=[-10];%Specifytheblock pliance.Theallowedvalues 'DefaultSimState',<Samesimstateasabuilt-in 'HasNoSimState',<Nosim 'CustomSimState',<HasGetSimStateandSetSimState 'DisallowSimState'<Erroroutwhensavingorrestoringthemodelsimstatepliance=%%TheS-functionusesaninternalregistryfor%%blockmethods.Youshouldregisterallrelevant%%(optionalandrequired)asillustratedbelow.Youmay%%anysuitablenameforthemethodsandimplementthese%%aslocalfunctionswithinthesamefile.See%%providedforeachfunctionformoreblock.RegBlockMethod('Start',@Start);block.RegBlockMethod('Outputs',@Outputs); %Requiredblock.RegBlockMethod('Update',@Update);block.RegBlockMethod('Derivatives',@Derivatives);block.RegBlockMethod('Terminate',@Terminate);%Required%end%%%%Functionality alsoregisterrun-timemethods%% :%%C-Mexcounterpart:functionDoPostPropSetup(block)block.NumDworks=1; ='x1'; =1; =0; %double ='Real';%realblock.Dwork(1).UsedAsDiscState=true;%%%%Functionality :Calledatthestartofsimulationandifitis presentinanenabledsubsystemconfiguredtoreset states,itwillbecalledwhentheenabledsubsystem restartsexecutiontoresetthe%% :%%C-MEXcounterpart:function%block.InputPort(1).Data(1)%block.InputPort(1).Data(2)%block.InputPort(1).Data(3)%block.OutputPort(1).Data(1)%block.OutputPort(1).Data(2)%block.OutputPort(1).Data(3)%block.OutputPort(1).Data(4)block.OutputPort(1).Data=[000%end%%%%Functionality :Calledonceatstartofmodelexecution.Ifyou havestatesthatshouldbeinitializedonce,this istheplacetodo%% :%%C-MEXcounterpart:functionblock.Dwork(1).Data=%%%% :Calledtogenerateblockoutputs simulation%% :%%C-MEXcounterpart:function%block.InputPort(1).Data(1)%block.InputPort(1).Data(2)%block.InputPort(1).Data(3)Gasoline%block.OutputPort(1).Data(1)%block.OutputPort(1).Data(2)%block.OutputPort(1).Data(3)%block.OutputPort(1).Data(4)ififblock.InputPort(1).Data(3)<100block.OutputPort(1).Data=[0000];block.OutputPort(1).Data=[050ififblock.InputPort(1).Data(3)<1400block.OutputPort(1).Data=[11010];block.OutputPort(1).Data=[101%block.OutputPort(1).Data=block.Dwork(1).Data+%end%%%% :Calledtoupdatediscrete duringsimulation%% :%