混合动力汽车动力匹配控制系统研究

【摘要】：随着人类文明与工业文明的发展,汽车已经逐步成为人类生产生活密不可分的一部分。但是随着汽车保有量的不断上升,日益严峻的环境污染和能源短缺问题逐渐走入人们的视野。因此,开发低油耗、低排放的新能源汽车已经成为当今汽车工业发展的主要趋势,实现新能源汽车的研发与生产制造也成为了各大汽车生产制造企业的首要任务。混合动力汽车融合了传统内燃机汽车和纯电动汽车二者的优点,在满足汽车行驶性能要求的同时还能够有效地降低燃油消耗和废气排放,它的出现为解决能源短缺和改善环境污染提供了有效手段,也成为当今汽车发展的主要方向。本文研究并分析了混合动力汽车的驱动模式,混合动力汽车一般具有两个或者两个以上的能量源作为动力输出,通过整车部件的能量传递来驱动汽车行驶。它可采用发动机或电动机单独工作模式,又可以采用二者联合工作模式,通过合理的能量控制策略来分配发动机和电动机的转矩输出以获得良好的燃油经济性和排放性。作为混合动力汽车的关键核心技术,动力系统匹配控制策略设计的好坏将直接影响整车系统的性能指标。良好的动力匹配控制策略能够更为合理地分配发动机和电动机之间的输出转矩以满足车辆在行驶过程中的动力性能、燃油经济性以及排放性的要求。因此,作为混合动力汽车的能量控制中枢,动力匹配控制策略的研究就显得尤为重要了。大多数混合动力汽车采用电力辅助式的控制策略,该策略虽然能够保证两大动力系统合理匹配的问题,但是这种控制策略只能通过使发动机的输出特性维持在高效区间内,并不能根据实时路况实现发动机效率的最优输出,整车系统的燃油经济性和排放性并不能得到很好的体现,所以需要进一步对控制策略进行研究和分析。本文针对上述问题,为提升整车系统效率与燃油经济性,研究并设计了更为高效且易于实现的混合动力汽车动力匹配控制系统;研究整车系统的动力模型与燃油经济性模型;分析介绍了常见的几种混合动力驱动系统的结构、控制策略、工作原理及优缺点,并利用电动汽车仿真软件Advisor2002对整车系统中的关键部件进行建模分析;最后在Matlab/Simulink环境中,对混合动力汽车动力匹配模糊控制系统进行整车系统建模,并把建模后的模型嵌入到Advisor2002中进行仿真分析,通过对比电力辅助式混合动力驱动控制系统,模糊控制策略在燃油经济性、排放性、储能蓄电池SOC以及整车动力性能都有提升,验证了本次研究设计的动力系统仿真模型及控制策略的正确性与可行性。 【关键词】：混合动力汽车 动力匹配 控制策略 模糊控制 仿真
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 引言10-11
• 1.2 混合动力汽车发展现状11-12
• 1.2.1 国外混合动力汽车发展现状分析11-12
• 1.2.2 国内混合动力汽车发展现状分析12
• 1.3 混合动力汽车面临的关键问题12-13
• 1.4 本文主要研究内容13-14
• 第2章 混合动力汽车系统理论14-24
• 2.1 汽车动力性14-20
• 2.1.1 汽车驱动力和行驶阻力14-19
• 2.1.2 动力源总功率19-20
• 2.2 燃油经济性20-22
• 2.3 电动机理论基础22-23
• 2.3.1 永磁无刷直流电机22-23
• 2.3.2 永磁同步电机23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 混合动力汽车的基本分类与驱动控制策略研究24-31
• 3.1 混合动力汽车的基本分类24-27
• 3.1.1 串联式混合动力汽车24-25
• 3.1.2 并联式混合动力汽车25-26
• 3.1.3 串-并联式混合动力汽车26-27
• 3.2 混合动力汽车驱动控制策略研究27-30
• 3.2.1 串联式混合动力汽车驱动控制策略27-28
• 3.2.2 并联式混合动力汽车驱动控制策略28-30
• 3.3 本章小结30-31
• 第4章 仿真方法与模型搭建31-41
• 4.1 电动汽车仿真软件Advisor介绍31
• 4.2 Advisor车辆建模仿真方法31-33
• 4.2.1 后向仿真方法31-32
• 4.2.2 前向仿真方法32
• 4.2.3 前后向混合仿真方法32-33
• 4.3 仿真模型确立33-40
• 4.3.1 整车模型分析34-36
• 4.3.2 发动机模块分析36-37
• 4.3.3 排气后处理系统模块分析37-38
• 4.3.4 电机/控制器模块分析38-39
• 4.3.5 并联式混合动力汽车模型39-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 混合动力汽车动力匹配控制策略研究41-59
• 5.1 混合动力汽车动力匹配控制策略设计关键因素41-42
• 5.2 模糊控制介绍42-44
• 5.2.1 模糊控制发展42
• 5.2.2 模糊控制特点42-43
• 5.2.3 模糊控制基本原理与组成43-44
• 5.3 基于模糊控制策略的混合动力汽车动力匹配研究44-45
• 5.3.1 模糊控制策略在混合动力汽车应用中的问题44
• 5.3.2 模糊控制策略在混合动力汽车解决方法44-45
• 5.4 模糊控制器设计45-49
• 5.4.1 模糊控制器结构设计45-46
• 5.4.2 控制器模糊规则建立46-49
• 5.5 模糊控制系统仿真分析49-58
• 5.5.1 仿真初始条件确定49-50
• 5.5.2 仿真结果分析50-58
• 5.6 本章小结58-59
• 第6章 结论59-61
• 6.1 研究总结59-60
• 6.2 研究创新点60
• 6.3 研究展望60-61
• 参考文献61-65
• 致谢65

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