混合动力汽车传动系统模型化及优化控制

【摘要】：能源危机和环境恶化是当今影响全球发展的两个重大问题，研发节能、低排放的汽车能够有效缓解能源压力和改善环境质量。尽管电动汽车是解决这类问题的最好方式，然而由于蓄电池的能量密度低，其发展受到了极大的限制。而燃料电池汽车仍在实验阶段。在这种情况下，融合了传统内燃机汽车优良的动力性、续驶里程和纯电动汽车低排放、高效率的混合动力电动汽车(HEV)异军突起，成为当前新型汽车开发的热点。 由于使用数学模型是处理复杂系统的一个好方法，因此，对于结构复杂的混合动力传动系统汽车，首先，本文根据动力学方程和基于控制理念的数学模型，对汽车传动系统各部分建立准静态simulink模型，包括车体、发动机、电动机、发电机、电池、变速箱等模型，并从系统的角度应用这些模型。 然后，根据并联混合动力汽车传动系统结构原理组建并联混合动力汽车传动系统模型，并制定基于模型的次优控制策略，利用等效因子，将电能等效成相应的燃料消耗能量，通过控制器将车轴所需的扭矩合理分配到电支路和燃料支路，使每个时间段内等效燃油消耗最小。之后，对MVEG-95循环工况下的燃油经济性进行了仿真分析，并与动力性相近的普通车辆的燃油经济性进行了对比分析，仿真结果表明并联混合动力汽车节油率在30％以上，并且电池SOC值偏差在一个很小的范围内，充分证明了控制策略的有效性。 最后，又建立串联混合动力汽车传动系统模型，并根据最优控制理论，设计串联混合动力汽车能量管理实时控制器，将电动机所需的功率在电池和APU上进行合理的分配，并由Japan 10-mode循环工况下的燃油经济性仿真分析得到，可节省普通汽车25％以上的耗油量，控制器的控制效果良好。 【关键词】：并联混合动力汽车 串联混合动力汽车 优化控制 建模与仿真
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U463.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 课题的研究目的及意义10-12
• 1.2 相关的国内外研究现状分析12-14
• 1.3 课题背景及本文的主要研究工作14
• 1.4 混合动力汽车技术简介14-22
• 1.4.1 混合动力汽车的分类14-17
• 1.4.2 混合动力汽车的能量传输17-22
• 1.5 论文主要内容及安排22
• 1.6 小结22-23
• 第2章 混合动力汽车传动系统建模23-52
• 2.1 建模方法描述23-25
• 2.2 循环工况模块25-26
• 2.3 车体模块26-30
• 2.4 齿轮箱模块30-33
• 2.5 发动机模块33-39
• 2.6 油箱模块39
• 2.7 电机模块39-44
• 2.8 电池模块44-52
• 第3章 并联混合动力汽车传动系统次优控制52-69
• 3.1 系统模型建立52-55
• 3.2 控制策略55-61
• 3.2.1 充放电等效因子56-58
• 3.2.2 等效消耗最小化策略58-61
• 3.3 仿真结果61-68
• 3.4 小结68-69
• 第4章 串联混合动力汽车传动系统最优控制69-82
• 4.1 系统模型建立69-71
• 4.2 控制策略71-75
• 4.3 仿真结果75-80
• 4.4 小结80-82
• 结论82-84
• 参考文献84-86
• 攻读学位期间公开发表论文86-87
• 致谢87-88
• 研究生履历88

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