混合动力汽车试验台架的研究与开发

【摘要】：21世纪环保和能源成为全球最为关注的问题，电动汽车储能技术尚未成熟，在这样的背景下混合动力汽车应运而生。然而随着混合动力汽车的研究，一些关键技术严重制约着它的发展。比如参数匹配，控制策略的优化，动态过程的切换及能量存储装置及其管理系统的开发等等，这些技术研究能否在短时间内取得重大突破，成为混合动力汽车推向市场的关键因素。 试验是解决上述问题的最有效途径，试验不仅可以解决仿真初期所不能模拟的复杂的数学模型和实际环境，而且试验还能验证设计思想和理论方法，能进一步分析出存在的影响因素和问题。然而，试验根据具体被测对象的不同分为整车试验、总成台架试验和零部件试验。虽然整车试验能很好的模拟实际行驶过程的路况，但是其试验成本较高和易受外界环境的影响。所以与整车试验相比，台架试验有试验危险系数小、零部件容易布置等特点，根据具体的试验对象和试验内容可以取代整车试验。由于混合动力汽车结构比传统汽车更加复杂而且难以控制，因此混合动力汽车的开发应建立在试验台架的基础上进行分析研究。 本文以十五期间863电动汽车重大专项混合动力汽车子项为依托，以试验台架研究和开发为主要研究内容，系统地分析试验平台开发所需的技术要求，还对混合动力汽车试验平台进行功能分析，对混合动力台架进行功能模块的划分，并通过这些模块搭建了并联双轴混合动力公交客车试验台架，设计了循环工况的性能试验，同时给出其实际的控制流程。最后研究了试验后处理方法及进行了相关的台架试验。 本文首先对动力总成试验中的发动机试验技术，电机试验技术及电池试验技术进行了简单介绍。其中重点对动态切换控制技术和电机辅助换档控制技术这两项新的混合动力控制技术进行了详细研究。以丰田PRIUSE的切换装置作 WP=68 为实例分析，并对其切换控制进行了细致探讨。最后，对台架动力总成间的CAN通信技术及dSPACE实时仿真技术进行了介绍。 通过上述台架试验的意义和在台架上便于研究开发一些关键技术等因素，本文着重介绍了混合动力汽车试验台架的开发过程，基于模块化设计思想对搭建不同结构方案的混合动力汽车进行试验提供简捷而有效的方法。首先对混合动力汽车试验平台进行功能分析，得出混合动力台架试验平台包括元件试验及标定功能和整车试验功能。分别介绍了发动机，电机，电池等试验及标定功能；另一重要的试验是整车台架试验功能，主要包括整车控制器及各元件ECU性能试验，多能量控制算法试验和整车性能试验。接着对混合动力台架进行功能模块的划分，可以得到驾驶员输入模块，台架主控模块，动力输出模块，惯量模拟模块，负载模拟模块及数据采集模块，并对惯量模块进行了设计研究。通过这些模块搭建了并联双轴混合动力公交客车试验台架。并在该构建的平台上进行了闭环自动控制，来进行某一循环工况的性能试验，同时给出其实际的控制流程。 本文对混合动力汽车试验结果处理方法进行了研究。包括对试验有效性进行分析，并对试验结果出现的控制过程及逻辑控制过程出现问题进行深入的探讨。其中，油耗的SOC值校正对保证了混合动力汽车的燃油经济性的分析，转矩有效性的验证保证了台架试验能真实模拟整车行驶路况。 最后，本文在混合动力总成试验台架的研究基础上，进行了台架控制器试验和动力性试验并分析试验结果，验证了混合动力试验台架的功能，说明了试验台架开发的意义和作用。 【关键词】：关键技术 试验台架 模块化设计 台架试验
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U467
【目录】：

• 第一章 绪 论6-12
• 1.1 混合动力汽车开发背景及意义6-7
• 1.2 混合动力汽车研究的关键技术7-9
• 1.3 混合动力试验台架开发的意义9-11
• 1.4 论文研究主要内容11-12
• 第二章 混合动力汽车试验技术12-21
• 2.1 混合动力汽车零部件和整车试验技术12-13
• 2.2 混合动力台架试验技术13-20
• 2.2.1 动力总成控制技术13-17
• 2.2.2 CAN数据通信技术17-19
• 2.2.3 dSPACE实时仿真技术19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 混合动力汽车台架试验平台的研究与开发21-45
• 3.1 模块化设计思想21-22
• 3.2 混合动力试验平台功能分析22-29
• 3.2.1 元件试验及标定功能23-26
• 3.2.2 整车台架试验功能26-29
• 3.3 混合动力汽车台架试验平台功能模块的划分29-37
• 3.3.1 驾驶员输入模块29
• 3.3.2 台架主控模块29-30
• 3.3.3 动力输出模块30
• 3.3.4 惯量模拟模块30-33
• 3.3.5 负载模拟模块33-36
• 3.3.6 数据采集模块36-37
• 3.4 并联双轴混合动力客车台架试验平台设计37-44
• 3.4.1 试验平台前期建设38
• 3.4.2 台架结构方案38-40
• 3.4.3 技术方案40-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 试验结果分析45-54
• 4.1 试验结果有效性分析45-51
• 4.1.1 元件试验结果有效性分析45
• 4.1.2 整车性能试验有效性分析45-51
• 4.2 控制过程与逻辑分析51-53
• 4.3 本章小结53-54
• 第五章 混合动力汽车台架试验54-61
• 5.1 控制器验证试验54-58
• 5.1.1 试验台架结构54-55
• 5.1.2 试验控制流程55-56
• 5.1.3 试验结果及分析56-58
• 5.2 动力性试验58-60
• 5.3 本章小结60-61
• 第六章 全文总结61-63
• 参考文献63-66
• 致 谢66-67
• 摘 要67-69
• ABSTRACT69-71

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