基于行驶工况的混合动力汽车动力控制方法研究

【摘要】： 目前常用的HEV控制策略大多以油耗或排放为优化目标,以HEV运行工况、动力性为约束条件,对各动力源工作点进行最优计算,并假设其计算得到的动力源最佳工作点都能得到很好的实现,即将控制策略等同于其对应的控制方法。各种控制策略的优化目标有所不同,但它们均较少或没有考虑行驶工况下HEV的动态特性对其控制策略的反作用,其结果将可能导致HEV运行性能变坏,出现难以实现HEV的节能、环保目标的问题。 论文首先对现有基于行驶工况的HEV动力控制方法存在的问题进行了分析,提出了行驶工况下面向动态过程的HEV动力控制方法研究的必要性。以某款排量为1.5L的并联式混合动力轿车试验车型为研究对象,根据HEV结构形式特点及其动力学原理,建立了基于Simulink的HEV整车仿真模型,并对NEDC工况下该整车模型的动力性及燃油经济性进行了仿真验证。 根据行驶工况下HEV动力控制的动态特性要求,论文采用车速PI闭环控制,提高了HEV的动态特性,但过分追求HEV的动态特性,会造成HEV动力系统驱动能力与其动态响应能力不足,使HEV控制策略能耗优化目标变差,为了解决此问题,提出基于电机转矩动态修正的HEV动力控制方法,即利用电动机良好的动态响应特性,对HEV的需求转矩进行实时动态修正,在满足HEV良好动力性要求的同时,使HEV的动力能量消耗达到最优。 最后,论文分别对阶跃速度输入工况、HEV工作模式切换工况及1015全工况下HEV动力控制方法进行了仿真试验分析和台架试验分析。在仿真试验分析中,运用Simulink软件,以论文建立的HEV整车仿真模型为基础,分别采用常用的HEV动力控制方法和基于电机转矩动态修正的HEV动力控制方法,对HEV的动态特性、HEV总需求转矩、发动机与电动机的分配转矩、发动机油耗、电动机效率、总等效油耗等指标进行了分析比较。论文最后对HEV动力系统电动机进行动态响应特性台架试验分析,对本文提出的基于电机转矩动态修正的HEV动力控制方法进行了台架试验验证。 【关键词】：HEV 动力控制 行驶工况 动态特性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U461.1
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 引言12
• 1.2 HEV 动力控制方法国内外研究现状及其问题12-21
• 1.2.1 现有HEV 控制策略分析12-16
• 1.2.2 HEV 动力控制方法研究现状16-19
• 1.2.3 HEV 控制方法存在的问题分析19
• 1.2.4 常见并联式HEV 控制策略的ADVISOR 仿真结果比较19-21
• 1.3 研究目的和研究意义21-22
• 1.4 课题来源22
• 1.5 本论文的研究方法及研究内容22-25
• 1.5.1 行驶工况下面向动态过程的HEV 动力控制方法的定义22-24
• 1.5.2 基于行驶工况的HEV 动力控制方法研究的必要性24
• 1.5.3 本文主要研究内容24-25
• 1.6 本章小结25-26
• 第二章 面向动态过程的HEV 整车模型建模26-43
• 2.1 研究对象概述26-27
• 2.2 HEV 动力驱动模型27-29
• 2.2.1 汽车行驶方程式27-29
• 2.2.2 HEV 动力驱动模型29
• 2.3 HEV 各部件模型的建模29-35
• 2.3.1 发动机模型29-31
• 2.3.2 电动机模型31-33
• 2.3.3 变速器模型33-35
• 2.3.4 蓄电池模型35
• 2.4 基于 simulink 的 HEV 整车模型的建立35-42
• 2.4.1 HEV 整车控制策略设计36-38
• 2.4.2 HEV 整车仿真模型的建立38-39
• 2.4.3 HEV 整车模型仿真结果39-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第三章 基于行驶工况的HEV 动力控制方法研究43-57
• 3.1 HEV 动力控制方法存在的问题43-44
• 3.2 基于行驶工况的HEV 动力控制方法研究44-50
• 3.2.1 HEV 动力驱动模型传递函数建立44-45
• 3.2.2 HEV 动力驱动模型在simulink 的开环仿真45-46
• 3.2.3 HEV 动力驱动模型闭环仿真及其PI 控制器参数优化46-50
• 3.3 行驶工况下面向动态过程的HEV 动力控制方法的提出50-56
• 3.3.1 HEV 动力系统动态特性分析50-53
• 3.3.2 面向动态过程的HEV 动力控制方法的提出53-54
• 3.3.3 运用电机转矩动态修正控制方法实现HEV 动力动态控制54-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 基于行驶工况的HEV 动力控制方法仿真分析57-78
• 4.1 定工况仿真分析57-67
• 4.1.1 阶跃速度输入测试工况57-58
• 4.1.2 三种对比控制方法58-59
• 4.1.3 仿真结果分析59-64
• 4.1.4 HEV 模式切换测试工况64-65
• 4.1.5 仿真结果分析65-67
• 4.2 HEV 整车模型全工况仿真分析67-70
• 4.2.1 测试循环工况选择67-68
• 4.2.2 全工况仿真结果分析68-70
• 4.3 基于行驶工况的HEV 动力控制方法试验分析70-77
• 4.3.1 试验系统设计71-73
• 4.3.2 试验原理73-74
• 4.3.3 试验方案74
• 4.3.4 试验结果分析74-77
• 4.4 本章小结77-78
• 结论与展望78-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果84-85
• 致谢85

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