DCT混合动力汽车的构型分析、参数匹配及优化控制研究

【摘要】：在汽车发展过程中，混合动力具有不可替代的作用，如何让混合动力在其生命阶段为节能减排做更多贡献是我们研究的重点。在传统车用变速器中，DCT具有无动力中断换挡、效率高、体积小、质量轻等诸多优点，而被予以广泛应用。本课题前期与相关企业合作研究过DCT式混合动力汽车，但总结构型不全面；建立的逻辑门限值控制策略虽能满足基本的设计目标，但不能保证动力系统工作的高效，未能充分发挥其节能的能力。针对以上问题，本文在前期研究基础上将开展以下研究： 更全面的总结DCT式混合动力构型，本文将按照不同电机布置方案进行分类，将DCT混合动力归纳为10种构型；对每种方案进行可行性、特点分析、功能分析、构型评价（包括混合动力功能实现难易程度、电机的应用范围、结构实现难易程度和工程化改动）。在考虑企业要求的前提下将选择出现阶段重点研究的两种构型，对这两种构型的工作原理进行了分析。 对两种DCT混合动力构型的动力系统主要部件包括整车、发动机、主/辅电机、电池等进行了参数匹配，并将进行基于工况对发动机的高频使用区统计分析，在进行主电机参数匹配时欲采用基于电机工作点进行参数确定。 在考虑各种现有控制策略优缺点的前提下，本文综合了逻辑门限值和瞬时优化控制算法的优点，将采用瞬时优化对逻辑门限值的重要门限值（包括电机驱动的起步最高车速和纯电动最高车速，发动机驱动的发动机工作下限）和发动机电机的扭矩分配进行优化确定。并将对离合器和发动机启动等瞬态过程进行研究，对制动能量回收控制依据和换挡进行确定。 为了验证参数匹配和控制策略是否满足最初的设计要求，将对单、双电机构型进行CRUISE和SIMUlink的联合仿真，对两种构型的动力性和经济性进行了仿真验证，并对两种构型进行了简单的仿真结果对比分析。为了验证经过瞬时优化进行优化后的门限值控制策略的优越性，将对逻辑门限值控制策略、瞬时优化算法控制策略和基于瞬时优化的逻辑门限值控制策略进行了对比仿真。 通过对DCT混合动力系统以上的研究，得出以下结论： （1）通过对发动机的参数匹配和研究，得到了基于循环工况的发动机高频功率使用区。此高频使用区的分布与发动机等功率曲线相关，不受控制策略等的影响。 （2）通过对电机实行考虑电机基于工况工作点的参数匹配方法，得到的电机参数能满足整车的性能要求，仿真结果证明匹配方法的可行性。 （3）基于瞬时优化的逻辑门限值控制策略在原有逻辑门限值控制策略的基础上，能进一步提高各部件的工作效率，提高了整车的燃油经济性。 【关键词】：混合动力 双离合自动变速器 构型分析 参数匹配 控制策略 瞬时优化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-30
• 1.1 混合动力汽车概述12-13
• 1.2 国内外混合动力汽车变速系统发展现状13-24
• 1.2.1 各种混合动力车用变速器研究现状13-19
• 1.2.2 国内外 DCT 混合动力汽车研究现状19-24
• 1.3 混合动力汽车参数匹配的研究现状24-25
• 1.4 控制策略研究现状25-26
• 1.4.1 基于规则的控制策略25-26
• 1.4.2 基于系统优化的控制策略26
• 1.5 本文的研究意义及研究内容26-30
• 1.5.1 本文的研究意义26-27
• 1.5.2 本文研究内容27-30
• 第2章 构型及工作原理分析30-54
• 2.1 构型分析及选择30-36
• 2.1.1 功能分析30-32
• 2.1.2 构型评价32-35
• 2.1.3 构型选择35-36
• 2.2 工作原理分析36-52
• 2.2.1 单电机置于 DCT 之前方案36-44
• 2.2.2 主电机置于 DCT 之前方案44-52
• 2.3 本章小结52-54
• 第3章 参数匹配及仿真模型54-72
• 3.1 参数匹配56-69
• 3.1.1 整车参数及性能指标56-57
• 3.1.2 整车总功率匹配57-58
• 3.1.3 发动机参数匹配58-61
• 3.1.4 主电机参数匹配61-64
• 3.1.5 辅电机参数匹配64-66
• 3.1.6 电池参数匹配66-68
• 3.1.7 参数匹配结果68-69
• 3.2 仿真模型建立69-70
• 3.3 本章小结70-72
• 第4章 控制策略72-98
• 4.1 控制策略设计73-77
• 4.1.1 驱动模式说明73-74
• 4.1.2 整车控制策略建模74-77
• 4.2 输入部分77
• 4.3 核心逻辑部分77-94
• 4.3.1 瞬时综合等效油耗最低控制策略77-80
• 4.3.2 电机驱动相关参数优化80-82
• 4.3.3 发动机驱动相关参数优化82
• 4.3.4 联合驱动相关参数优化82-85
• 4.3.5 制动模式参数85-87
• 4.3.6 离合器控制模块87-88
• 4.3.7 换挡控制模块88-91
• 4.3.8 发动机启动控制91-94
• 4.4 输出部分94-97
• 4.5 本章小结97-98
• 第5章 仿真分析98-106
• 5.1 单电机方案性能仿真分析98-100
• 5.1.1 动力性能仿真98-99
• 5.1.2 经济性能仿真99-100
• 5.2 双电机方案性能仿真分析100-102
• 5.2.1 动力性能仿真100-101
• 5.2.2 经济性能仿真101-102
• 5.3 单、双电机方案对比分析102-104
• 5.3.1 动力性能对比102-103
• 5.3.2 经济性能对比103-104
• 5.4 不同控制算法仿真分析104-105
• 5.5 本章小结105-106
• 第6章 全文总结及展望106-110
• 6.1 全文总结106-107
• 6.2 论文研究成果107
• 6.3 研究展望107-110
• 参考文献110-116
• 作者简介及研究成果116-118
• 致谢118

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