基于行驶工况的混合动力汽车参数匹配、控制策略研究及仿真平台搭建

【摘要】： 混合动力汽车被认为是当今汽车工业最具产业化意义的新能源汽车类型之一,对缓解世界能源危机和环境污染等问题有着重要的意义。近年来,国家出台了一系列的政策来支持新能源汽车产业的发展,这对我国新能源汽车的发展起了一个积极推动作用。 混合动力汽车参数匹配作为其关键技术之一,对整车性能起着决定性的作用。然而,长期以来混合动力汽车的参数匹配方法主要参照传统汽车的理论公式推导和基于混合度算法等方面,而对行驶工况对整车性能的影响没有足够的重视。行驶工况对汽车性能的影响很大,因此,研究基于行驶工况法对混合动力汽车的参数匹配的影响具有很好的理论和实践意义。 本文提出了一种基于行驶工况的混合动力汽车参数匹配方法,该方法首先对目前世界各国的汽车行驶工况进行统计分析,分别计算不同工况下车辆总功率的需求和总转矩的需求,分别对其进行统计,然后确定其整车的总功率、发动机功率、电机功率和电池的参数等。并以一种新型的混联式混合动力汽车为例,对其进行建模仿真,并以欧洲城市工况(CYC_ECE_EUDC)和高速公路工况(CYC_HWFET)为例,对基于行驶工况的混合动力汽车参数匹配法和基于混合度的参数匹配法进行了对比仿真。 在确定了整车参数之后,还建立了整车仿真模型。同时还着重分析了控制策略对整车性能的影响。针对研究对象,提出了电动优先的混合控制策略,并分析该种控制策略对整车燃油经济性和排放性的影响,并与基于发动机最优工作区间控制策略进行了对比分析。仿真结果表明,电动优先的混合控制策略要优于发动机最优工作区间控制策略。同时也制定了相应的制动控制策略,仿真结果表明,在CYC_UDDS工况下制动回收能量比Advisor中的制动控制策略的仿真结果提高了约30%。 最后,论文还详细的介绍了HEV仿真软件平台的开发过程。分别搭建了传统车、串联式、并联式和本文类型的混联式结构的仿真平台,通过Matlab/GUI界面来进行调用,这大大降低了以后仿真的工作量。 论文最后对研究内容以及成果进行了归纳总结,并对今后进一步的研究提出了建议。 【关键词】：混合动力汽车 参数匹配 行驶工况法 控制策略 仿真建模
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 国内外混合动力汽车发展概况11-12
• 1.2 混合动力汽车参数设计的现状和方法12-13
• 1.3 混合动力汽车控制策略13-16
• 1.3.1 混合动力汽车控制策略的研究背景13-14
• 1.3.2 混合动力汽车控制策略国内外研究现状14-16
• 1.4 课题的研究背景和意义16-17
• 1.5 论文的主要研究内容及结构17-19
• 第二章 混合动力汽车总体方案设计19-39
• 2.1 动力总成方案选型19-25
• 2.1.1 典型动力总成方案的特点19-21
• 2.1.2 总成方案的结构比较21-22
• 2.1.3 总成方案的结构特点22-25
• 2.2 动力总成主要零部件选型原则25-34
• 2.2.1 动力总成功率需求和转矩需求25-26
• 2.2.2 发动机选型和参数设计26-28
• 2.2.3 驱动电机的选型及参数设计28-29
• 2.2.4 ISG 电机选型和参数设计29
• 2.2.5 蓄电池的选型和参数设计29-31
• 2.2.6 传动系选型和参数设计31-33
• 2.2.7 主减速比33-34
• 2.2.8 机电耦合比34
• 2.3 动力总成参数初步设计34-38
• 2.3.1 工况特性分析34-36
• 2.3.2 整车需求功率的初步计算36-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第三章 基于行驶工况的参数匹配和性能仿真分析39-79
• 3.1 部件模型建模39-48
• 3.1.1 整车行驶模型39
• 3.1.2 车轮模型39-40
• 3.1.3 主减速器的模型40-41
• 3.1.4 变速箱数学模型41
• 3.1.5 发动机数学模型41-42
• 3.1.6 电机数学模型42-43
• 3.1.7 蓄电池数学模型43-48
• 3.2 混合动力汽车整车仿真模型48-49
• 3.3 基于混合度的参数匹配49-61
• 3.3.1 蓄电池容量对整车性能的影响55-56
• 3.3.2 主减速比对整车性能的影响56-57
• 3.3.3 混合动力参数的确定及性能仿真57-61
• 3.4 基于行驶工况的参数匹配61-76
• 3.4.1 世界典型行驶工况的介绍61-62
• 3.4.2 行驶工况的统计分析62-68
• 3.4.3 参数确定与性能仿真68-76
• 3.5 两种参数匹配结果对比76-77
• 3.6 模型验证77
• 3.7 本章小结77-79
• 第四章 混合动力汽车控制策略的研究79-97
• 4.1 混合动力汽车控制策略概述79-83
• 4.1.1 串联式混合动力汽车的控制策略79-80
• 4.1.2 并联式混合动力汽车的控制策略80-82
• 4.1.3 混联式混合动力汽车的控制策略82-83
• 4.2 驱动工况下的混合动力汽车控制策略研究83-89
• 4.2.1 基于发动机最优工作区间控制策略83-86
• 4.2.2 混合控制策略86-89
• 4.3 能量回馈制动/减速工作模式下的控制策略89-91
• 4.4 仿真结果及分析91-96
• 4.4.1 基于发动机最优工作区间的控制策略仿真结果91-93
• 4.4.2 基于混合控制策略仿真结果93-95
• 4.4.3 两种控制策略的比较95
• 4.4.4 制动控制策略仿真95-96
• 4.5 本章小结96-97
• 第五章 混合动力汽车仿真软件设计97-105
• 5.1 仿真软件的介绍97
• 5.2 仿真软件HEV 的设计97-104
• 5.2.1 引导界面设计98-100
• 5.2.2 仿真参数界面的设计100-103
• 5.2.3 仿真结果界面的设计103-104
• 5.3 本章小结104-105
• 总结与展望105-107
• 参考文献107-112
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果112-113
• 致谢113

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