并联插电式混合动力汽车控制技术研究

【摘要】：本文结合“十二五”国家“863”计划重大专项(2011AA11A224)“奔腾插电式混合动力轿车产业化技术攻关”课题,开展并联插电式混合动力汽车整车控制关键技术研究。本文以双电机并联插电式混合动力汽车为研究对象,以实现产品化的混合动力控制功能为目标,重点针对影响整车经济性、驾驶性、安全性、环境适应性等整车性能相关的控制策略进行研究,具体研究内容如下:(1)基于双电机并联插电式混合动力系统构型,开展关键总成参数匹配工作。针对整车动力性、燃油经济性、驾驶性等多约束目标,优化匹配发动机、驱动电机、BSG电机、动力电池等关键总成参数。采用Cruise软件搭建整车仿真模型,对整车性能进行仿真分析,验证参数匹配的合理性。(2)针对双电机并联插电式混合动力系统构型特点,开展混合动力控制策略研究。依据整车产品化需求,对驾驶员意图识别、车辆模式管理、整车能量管理等功能进行研究,并重点研究了车辆行驶里程对插电式混合动力汽车燃油经济性的影响,提出了基于行驶里程自适应的辅助能量管理策略。(3)为解决混合动力化带来的整车驾驶性问题,针对整车驱动模式切换过程、AMT变速器换挡过程进行深入研究,提出基于速度闭环的电机主动减振控制方法,缓解扭矩交替、离合器接合等过程的扭矩波动,以提高整车行驶平顺性。(4)以混合动力系统为研究范围,应用功能安全标准ISO26262对主要混合动力功能进行功能安全相关分析,识别出系统功能失效的危害与评级,并设定安全目标。通过设计开发相应的安全监控功能,以全面覆盖系统安全目标,提高混合动力系统安全性。(5)开展插电式混合动力汽车整车参数标定技术研究,分析插电式混合动力特殊功能及性能需求,通过动力总成台架及试验样车开展参数标定工作,并重点介绍了动力总成台架标定及整车环境适应性标定。通过具体标定工作,总结出插电式混合动力汽车控制参数标定流程,以及相应的测试标定方法,为后续技术研究工作提供借鉴。 【关键词】：插电式混合动力 控制策略 功能安全 标定
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 插电式混合动力汽车发展现状12-16
• 1.2.1 插电式混合动力汽车的分类12-13
• 1.2.2 国外插电式混合动力汽车发展现状13-15
• 1.2.3 国内插电式混合动力汽车发展现状15-16
• 1.3 插电式混合动力能量管理策略研究现状16-19
• 1.3.1 基于规则的能量管理策略研究现状16-18
• 1.3.2 基于瞬时优化的能量管理策略18-19
• 1.3.3 基于全局优化的能量管理策略19
• 1.4 混合动力汽车扭矩动态协调控制研究现状19-20
• 1.4.1 扭矩动态协调控制的目的及意义19-20
• 1.4.2 目前扭矩动态协调控制方法存在的问题20
• 1.5 混合动力汽车功能安全应用现状20-21
• 1.6 课题来源和主要研究内容21-23
• 1.6.1 课题来源21
• 1.6.2 主要研究内容21-23
• 第2章 插电式混合动力关键总成参数匹配23-43
• 2.1 引言23
• 2.2 并联插电式混合动力汽车构型与主要参数23-24
• 2.2.1 双电机混合动力系统构型23-24
• 2.2.2 并联插电式混合动力汽车参数24
• 2.3 动力总成参数匹配24-35
• 2.3.1 参数匹配目标及原则25
• 2.3.2 驱动电机参数匹配25-30
• 2.3.3 动力电池参数匹配30-34
• 2.3.4 发动机参数匹配34-35
• 2.3.5 BSG电机参数匹配35
• 2.3.6 参数匹配结果35
• 2.4 整车仿真模型搭建与性能仿真35-41
• 2.4.1 发动机模型36-38
• 2.4.2 电机模型38-39
• 2.4.3 电池模型39-41
• 2.4.4 变速器模型41
• 2.5 仿真验证41-42
• 2.6 本章小结42-43
• 第3章 插电式混合动力整车能量管理策略43-65
• 3.1 引言43
• 3.2 整车能量管理策略总体方案43-44
• 3.3 驾驶员需求扭矩计算44-46
• 3.4 整车模式管理46-50
• 3.4.1 混合动力运行模式46-47
• 3.4.2 动力总成模式47-48
• 3.4.3 扭矩分配子模式48-50
• 3.5 整车能量管理策略50-51
• 3.5.1 CS模式扭矩分配50-51
• 3.5.2 CD模式扭矩分配51
• 3.6 基于行驶里程和工况信息的控制策略优化51-63
• 3.6.1 控制策略总体架构52-55
• 3.6.2 控制参数优化55-56
• 3.6.3 参数优化方法和结果56-58
• 3.6.4 评价工况的选择58-60
• 3.6.5 仿真验证60-63
• 3.7 本章小结63-65
• 第4章 混合动力多动力源扭矩动态协调控制65-83
• 4.1 引言65-66
• 4.2 多动力源扭矩动态协调控制策略66-75
• 4.2.1 混合动力模式切换扭矩动态协调控制66-73
• 4.2.2 双电机并联混合动力AMT换挡协调控制73-75
• 4.3 多动力源扭矩动态协调控制策略实车试验验证75-82
• 4.3.1 模式切换过程动态协调控制实际道路测试76-80
• 4.3.2 AMT换挡过程动态协调控制实际道路测试80-82
• 4.4 本章小结82-83
• 第5章 插电式混合动力功能安全技术研究83-101
• 5.1 引言83-84
• 5.2 功能安全研究对象定义84-87
• 5.2.1 功能安全研究边界84-85
• 5.2.2 HCU功能定义85-87
• 5.3 危害分析和风险评估87-94
• 5.3.1 危害等级88-89
• 5.3.2 危害分析和风险评估89-93
• 5.3.3 安全目标93-94
• 5.4 功能安全概念94-99
• 5.4.1 故障降级概念95-96
• 5.4.2 安全机制和安全需求96-99
• 5.5 本章小结99-101
• 第6章 插电式混合动力控制参数标定技术研究101-115
• 6.1 引言101
• 6.2 混合动力标定流程101-102
• 6.3 动力总成台架标定102-106
• 6.3.1 动力总成试验台架简介102-103
• 6.3.2 基于台架的经济性标定研究103-106
• 6.4 整车环境适应性标定试验106-113
• 6.4.1 整车寒区标定107-109
• 6.4.2 整车热带标定109-112
• 6.4.3 整车高原标定112-113
• 6.5 本章小结113-115
• 第7章 全文总结115-117
• 7.1 主要研究工作及结论115
• 7.2 论文主要创新点115-116
• 7.3 研究展望116-117
• 参考文献117-125
• 作者简介及在学期间所取得的科研成果125-126
• 致谢126

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