混合动力汽车动力性能匹配的研究

【摘要】： 汽车发展的100年,是人类文明和经济发展迅猛的100年。如今,全世界汽车的保有量达到了6.7亿辆左右,汽车已与人们的日常生活和生产密不可分。然而,如此之多的燃油汽车排放所造成空气质量的日益恶化和石油资源的渐趋匾乏,使开发低排放、低油耗的新型汽车成为当今汽车工业界的紧迫任务,电动汽车(Electric vehicle简称EV)成为人们最主要的选择之一。使用电动汽车可实现无污染,并可利用煤炭、水利等其他非石油资源,但由于目前的技术和成本的限制,使其很难商品化,在这种条件下,同时具有电动汽车和内燃机汽车优点的混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle简称HEV)异军突起,成为当前解决节能、环保等问题最具有现实意义的途径之一。 近年来,虽然许多国家都投入大量资金人力研究电动汽车,但目前为止动力电池和其它一些关键性技术还没有取得有效地突破,动力电池的续驶里程和充电时间大大制约了电动汽车的发展和普及。因此,在电池问题解决之前,如何合理地选择这些部件及有关参数,使匹配达到最优,在相同蓄电池条件下,更好地满足动力性要求和最大地增加续驶里程,一直是研究者们追求的目标,也是本论文研究的主要目的。 本文以混合动力电动汽车长安CV9陆风风尚为原型,在整车初始条件以及动力性指标给定的情况下对动力系统各主要部件进行选型设计,对传动系统(变速箱传动比以及主减速器传动比)进行设计,并将遗传算法优化理论引入到传动系参数设计中,以实现汽车的发动机与传动系的最佳匹配,达到充分发挥汽车整体性能的目的。接着利用MATLAB-SIMUlink仿真软件分别对整车及其各主要部件进行建模,并在此基础上构建了系统的整体模型。最后利用美国再生能源实验室开发的ADVISOR (Advanced Vehicle Simulator高级车辆仿真器)为平台,对所建立的模型进行仿真研究,在ECE-EUDC工况下得到其动力性能指标以及一些重要性能曲线。 仿真结果表明此种设计满足最初要求的动力性指标,提高了传动系统的运行效率,并使其与发动机之间得到更好的匹配,具有一定的实际应用价值。 【关键词】：混合动力汽车 动力性能 遗传算法 ADVISOR
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 插图索引10-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题的研究背景及意义11-14
• 1.2 国内外研究现状14-15
• 1.2.1 国外HEV研究现状14-15
• 1.2.2 国内HEV研究现状15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第2章 混合动力车辆驱动方式17-25
• 2.1 串联式混合动力驱动系统17-18
• 2.1.1 传动系统结构17
• 2.1.2 驱动模式17-18
• 2.1.3 优缺点18
• 2.2 并联式混合动力驱动系统18-21
• 2.2.1 传动系统结构18-19
• 2.2.2 驱动模式19-20
• 2.2.3 优缺点20-21
• 2.3 混联式混合动力驱动系统21-22
• 2.3.1 传动系统结构21
• 2.3.2 驱动模式21-22
• 2.3.3 优缺点22
• 2.4 动力系统选型22-23
• 2.4.1 选型策略22-23
• 2.4.2 动力系统选型结果23
• 2.5 本章小结23-25
• 第3章 传动系统参数设计及优化25-39
• 3.1 并联混合动力汽车长安CV9工作模式分析25-26
• 3.2 整车参数及动力性能指标26-27
• 3.2.1 整车参数26
• 3.2.2 动力性能指标26-27
• 3.3 对动力系统主要部件进行选型和参数设计27-34
• 3.3.1 发动机的选择27-28
• 3.3.2 电机的选择28-30
• 3.3.3 储能装置的参数设计30-32
• 3.3.4 主减速器速比I_0的确定32-33
• 3.3.5 变速器的选型及参数设计33-34
• 3.4 基于遗传算法对传动系统参数进行优化34-38
• 3.4.1 遗传算法34
• 3.4.2 建立汽车动力传动匹配设计优化数学模型34-37
• 3.4.3 对汽车主减速器以及变速器传动比进行优化37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 传动系的仿真建模39-57
• 4.1 仿真建模的理论和方法39-40
• 4.2 动力系统主要部件建模40-56
• 4.2.1 模型要求40
• 4.2.2 建模过程40-41
• 4.2.3 车辆模型41-42
• 4.2.4 发动机模型42-46
• 4.2.5 电机模型46-47
• 4.2.6 储能装置模型47-49
• 4.2.7 变速器模型49-51
• 4.2.8 主减速器建模51-53
• 4.2.9 动力耦合器——行星齿轮模型53-56
• 4.3 本章小结56-57
• 第5章 动力系统性能仿真57-65
• 5.1 仿真环境57-61
• 5.1.1 ADVISOR2004软件介绍57-61
• 5.1.2 ADVISOR2002仿真原理61
• 5.2 仿真结果及分析61-64
• 5.3 本章小结64-65
• 总结与展望65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录70

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