基于效率优化的并联混合动力汽车动力总成优选方法研究

【摘要】：混合动力汽车具有多个动力源，各动力源之间优势互补，其灵活的构型方式和多重工作模式为各动力源在实际行驶中的高效运行、提高能源利用率、降低能源消耗和尾气排放提供了很好的解决方案。动力系统协同工作很容易满足整车的动力性要求，但是如何保证各动力源在各种工况下都能够尽可能的高效运行，这就对混合动力汽车动力总成的参数匹配提出了更高的要求。所以研究它节能的关键是发动机、电机的高效率运行，确保发动机、电机在实际行驶工况中工作在高效区，依此来保证混合动力汽车的节油。鉴于一般功率匹配方法只能确定动力总成最大功率，不能提出总成特性要求与设计要求，根据混合动力汽车多动力源的结构特点，本文拟探索一种基于工作效率优化的混合动力汽车动力源参数匹配方法，以满足整车动力性为前提，以混合动力汽车动力源高效率运行为目标，通过仿真分析和实车运行数据采集相结合的方法系统研究发动机、电机的匹配方法，探索基于实际行驶工况的发动机、电机高效区、高频使用区的确定依据及数学表示方法，形成混合动力汽车动力总成系统参数优化匹配的设计理论与匹配优劣的评价方法。 据此，本文主要做了以下几个部分的研究内容： 1.搭建AVL Cruise和Matlab-Simulink的混合动力汽车正向联合仿真开发平台，针对国内外成熟的行驶工况，如NEDC、UDC等工况，研究不同工况的功率需求与不同工况下发动机高频工作区的分布情况。 2.其次，由于一般功率匹配方法只确定动力源的功率，没有考虑动力源的高效区位置是否和工况功率需求匹配，所以会导致匹配出的动力源在实际工作中运行效率较低。本文研究了一种功率匹配和效率匹配相结合的动力系统的匹配方法，以功率匹配作为前提条件，以效率匹配作为匹配目标，分析推导发动机高效区范围与高频使用区重合度关系及其与燃油经济性关系。 3.依据行驶工况功率需求与发动机高效区匹配关系，建立发动机动态模型，研究影响发动机高效区分布的设计参数，为设计混合动力专用发动机提供技术依据。 4.使用相似的方法，分析和研究电机的高频使用区、高效区，分析电机高效区与高频使用区的重合程度与燃油经济性的关系。使用数学方法推导影响电机高效区的因素，为设计专用电机提供技术依据。 【关键词】：混合动力 参数匹配 效率优化 优选方法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-18
• 1.1 混合动力汽车动力系统匹配研究现状12-15
• 1.1.1 发动机选型方法的国内外研究现状13-14
• 1.1.2 关于电机选型的国内外研究现状14-15
• 1.2 本文研究意义15-16
• 1.3 研究内容16-18
• 第2章 动力总成参数匹配及仿真模型的建立18-34
• 2.1 整车模型介绍19-20
• 2.2 整车总功率匹配20-27
• 2.2.1 发动机参数匹配21-23
• 2.2.2 电机参数匹配23-26
• 2.2.3 电池参数匹配26
• 2.2.4 参数匹配结果26-27
• 2.3 仿真模型建立27-32
• 2.3.1 整车控制模块28-29
• 2.3.2 驾驶室控制模块29
• 2.3.3 发动机、电机、电池控制模块29-30
• 2.3.4 Cruise 与 Simulink 联合仿真控制模块30-31
• 2.3.5 瞬时等效油耗最低控制策略31-32
• 2.4 本章小结32-34
• 第3章 发动机优选方法研究34-44
• 3.1 发动机高频使用区的确定34-39
• 3.1.1 发动机工况统计34-36
• 3.1.2 发动机高频使用区的确定36-38
• 3.1.3 使用整车模型实验验证38-39
• 3.2 发动机高频使用区的数学表征方法39-40
• 3.3 发动机高效区的数学表征方法40-41
• 3.4 基于发动机高频使用区的发动机优选41-42
• 3.5 本章小结42-44
• 第4章 发动机设计依据研究44-58
• 4.1 发动机建模44-46
• 4.1.1 Boost 软件介绍44
• 4.1.2 使用 Boost 建立发动机模型44-46
• 4.2 进气歧管对发动机 map 分布影响分析46-53
• 4.2.1 基本理论研究46-48
• 4.2.2 实验思路及过程48-53
• 4.3 压缩比对发动机 map 分布影响分析53-55
• 4.3.1 基本理论研究53-55
• 4.3.2 实验思路及过程55
• 4.4 本章小结55-58
• 第5章 电机优选方法研究58-64
• 5.1 工况对电机的特性要求58-60
• 5.1.1 电机的效率分析58-59
• 5.1.2 电机高效区与高频区使用区匹配59-60
• 5.2 电机高频使用区的确定60-61
• 5.2.1 电机工作点统计60-61
• 5.2.2 电机高频使用区的数学表征方法61
• 5.3 电机高效区表示方法61-62
• 5.4 基于电机高频使用区的电机优选62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第6章 电机的设计依据研究64-76
• 6.1 电机恒转矩区间和恒功率区间的关系64-66
• 6.2 感应电机的效率计算方法研究66-72
• 6.2.1 影响感应电机效率的因素及表达式66-67
• 6.2.2 感应电机工作点效率研究计算67-71
• 6.2.3 调节参数后电机的效率计算方法71-72
• 6.3 基速比变化对电机 map 分布影响分析72-74
• 6.4 本章小结74-76
• 第7章 全文总结与展望76-78
• 7.1 全文总结76-77
• 7.2 研究展望77-78
• 参考文献78-84
• 致谢84

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