并联混合动力汽车动力系统参数与控制策略设计及仿真

【摘要】： 随着石油资源的匮乏和大气环境的恶化,人们对节能和环保的呼声越来越高。为此各种各样的电动汽车(EV)脱颖而出。但是由于电池技术在提高其储能量方面没有实质性的突破,使得由蓄电池驱动的纯电动汽车的实用性受到了很大的限制。以氢为燃料的燃料电池汽车可能是未来高效清洁汽车的解决方案之一,但目前离实用还有很大的距离。而融合了传统内燃机(ICE,汽油机或柴油机)汽车和纯电动汽车优点的混合动力电动汽车(HEV)成为了缓解能源和环境危机的途径,是解决当前节能和环保问题切实可行的过渡方案。 混合动力汽车配备了两套动力系统,即传统内燃机和电机—蓄电池系统。理论和实践证明,设计合理、控制精确的混合动力汽车可以大幅度提高汽车的燃油经济性和降低汽车的环境污染排放物,同时不牺牲汽车的动力性。但混合动力汽车的双动力源型式的结构大为复杂,特别是需要一套传统汽车所没有的控制系统。传统的汽车理论和设计方法不能适用于混合动力汽车。因此,急需发展一套完备的混合动力汽车的设计和控制方法,以支持混合动力汽车的产品开发。 混合动力系统设计有机构参数匹配设计及控制策略设计两大关键性问题。设计的合理与否直接关系到能否满足混合动力汽车的动力性要求以及改善燃油经济性和排放性能的目的。本文参照现有常规车型SC7130整车参数及动力性要求,针对一种并联混合动力汽车(PHV)结构型式,设计了主要机构参数,并考虑了系统质量组成后对这些参数进行了校正设计,然后介绍了两种PHV常用的能量分配控制策略——SOC最大化控制策略和模糊逻辑控制策略,设计了一种再生制动控制策略。 计算机仿真可缩短产品开发周期,降低开发成本,提高开发效率。本文采用反向式仿真建模方法建立了并联混合动力系统仿真模型,并在FTP75城市、FTP75高速公路、ECE和US06等四个典型循环下对已设计的并联混合动力汽车进行仿真计算,得出了车辆的加速时间、最大爬坡度、各循环工况下的百公里油耗、发动机工作点、电池SOC变化等结果,证明了本文设计的并联混合动力汽车在保证了动力性的前提下,燃油经济性有明显的提高,同时说明了本文并联混合动力系统设计的合理性。 本文所做的研究对其他结构型式的混合动力系统设计有参考作用。 【关键词】：并联混合动力系统 参数设计 控制策略 建模与仿真
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 项目提出的背景及意义9-10
• 1.2 混合动力汽车概述10-11
• 1.2.1 混合动力系统的概念10
• 1.2.2 混合动力汽车节油原理10-11
• 1.3 混合动力汽车的发展概述11-13
• 1.4 本论文的主要研究内容及研究方法13-14
• 第二章 混合动力系统概述及元件选型14-28
• 2.1 混合动力系统的工作模式14-15
• 2.2 混合动力系统的结构型式15-22
• 2.2.1 串联混合动力驱动系统15-17
• 2.2.2 并联混合动力驱动系统17-22
• 2.3 混合动力驱动系统的元件选型22-27
• 2.3.1 发动机选型22-24
• 2.3.2 电机选型24-25
• 2.3.3 储能元件选型25-26
• 2.3.4 变速机构选型26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 并联式混合动力系统参数设计28-44
• 3.1 SC7130 主要技术参数及动力性要求28-29
• 3.2 并联式混合动力系统参数设计29-41
• 3.2.1 发动机参数30-33
• 3.2.2 传动系参数33-35
• 3.2.3 电机参数35-37
• 3.2.4 储能元件参数37-41
• 3.3 整车质量组成及机构参数校正41-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 并联混合动力汽车控制策略设计44-59
• 4.1 控制策略概述44-45
• 4.2 整车控制系统的构成45-46
• 4.3 电池SOC 最大化控制策略46-50
• 4.4 模糊逻辑控制策略50-54
• 4.4.1 模糊逻辑控制策略思想50-51
• 4.4.2 模糊控制器设计51-54
• 4.5 再生制动控制策略54-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章 并联混合动力系统建模与仿真59-82
• 5.1 混合动力系统建模与仿真方法59-60
• 5.2 混合动力系统主要机构建模60-70
• 5.2.1 整车阻力模块61-63
• 5.2.2 车轮/车轴模块63-64
• 5.2.3 传动机构模块64-66
• 5.2.4 发动机模块66-67
• 5.2.5 电机模块67-68
• 5.2.6 电池模块68-70
• 5.3 并联混合动力汽车仿真70-80
• 5.3.1 并联混合动力汽车整车仿真模型70-72
• 5.3.2 并联混合动力汽车仿真分析72-80
• 5.4 本章小结80-82
• 第六章 总结82-84
• 致谢84-85
• 参考文献85-88
• 附录88

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