混合动力汽车驱动系统建模与仿真研究

【摘要】： 混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle)是汽车技术不断发展的产物,既具有纯电动汽车高效率和低排放或零排放的特性,又具有传统内燃机汽车动力性强和续驶里程长的优点,是当前解决节能、环保问题切实可行的一种过渡方案。目前,混合动力电动汽车主要有三种驱动结构类型:串联式、并联式和混联式。通过客观分析比较这三种类型混合动力电动汽车的结构特性及优缺点,综合考虑对车辆的实际使用要求及成本问题等因素,本文所设计的车辆选择了并联式的混合动力驱动系统。 本文以风神蓝鸟为设计原型,通过重新设计其驱动系统将风神蓝鸟设计成并联式混合动力电动汽车。根据风神蓝鸟的动力性指标,确定本文设计车辆的发动机功率、电动机功率、蓄电池功率、主减速比和变速器速比等参数及驱动系统主要部件的类型。 分析了电动汽车专用仿真软件ADVISOR的原理及使用方法,建立了发动机、电动机、蓄电池、变速器等各部件模型及整车模型。在MATLAB/Simulink环境下,以ADVISOR为仿真平台,在仿真软件中输入仿真参数、设置测试性能、选择循环工况,分别对风神蓝鸟和本文设计的车辆进行仿真运算,分析比较仿真结果。结果表明:本文设计的并联汽车和风神蓝鸟相比,在不降低动力性的前提下大幅度提高了燃油经济性和改善了排放性能,具有良好的工程应用前景和实际应用的社会、经济效益。 另外,本文还对部分参数进行了优化,对比分析了不同控制策略对本文设计的并联式混合动力电动汽车整车性能的影响,确定了适合于本文所设计车辆的控制策略。 【关键词】：混合动力电动汽车 驱动系统 ADVISOR 建模 仿真
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 概论9-19
• 1.1 混合动力电动汽车概述9-11
• 1.2 混合动力电动汽车研究的背景及意义11-12
• 1.3 国内外混合动力汽车的研究和应用现状12-18
• 1.3.1 国外在混合动力电动汽车领域的研究状况12-16
• 1.3.2 我国在混合动力电动汽车领域的研究状况16-18
• 1.4 本文主要的研究内容18-19
• 第二章 混合动力电动汽车的结构类型及仿真方法分析19-32
• 2.1 混合动力汽车的分类19-29
• 2.1.1 串联式混合动力电动汽车19-21
• 2.1.1.1 结构特点19-20
• 2.1.1.2 串联式混合动力电动汽车的优缺点20-21
• 2.1.2 并联式混合动力汽车的特点及分类21-27
• 2.1.2.1 并联式混合动力汽车的特点21-22
• 2.1.2.2 转速合成式PHEV22-24
• 2.1.2.3 转矩合成式PHEV24-26
• 2.1.2.4 牵引力合成式PHEV26-27
• 2.1.2.5 并联式混合动力电动汽车的优缺点27
• 2.1.3 混联式混合动力电动汽车27-29
• 2.1.3.1 开关式28
• 2.1.3.2 动力分配式28
• 2.1.3.3 混联式混合动力汽车的优缺点28-29
• 2.2 仿真方法分析29-31
• 2.2.1 前向仿真方法29-30
• 2.2.2 后向仿真方法30-31
• 2.2.3 前向仿真与后向仿真的不同作用31
• 2.3 本章小结31-32
• 第三章 并联式混合动力电动汽车驱动系统主要部件的选择及控制策略分析32-44
• 3.1 部件的选型32-36
• 3.1.1 发动机的选型32
• 3.1.2 电动机的选型32-34
• 3.1.3 储能装置的选型34-35
• 3.1.4 变速器的选型35-36
• 3.2 主要参数的选择36-40
• 3.2.1 发动机功率的选择36-37
• 3.2.2 电动机额定功率的选择37-38
• 3.2.3 蓄电池额定功率的选择38
• 3.2.4 主减速器速比的确定38-39
• 3.2.5 最大传动比的确定39-40
• 3.3 并联式混合动力电动汽车控制策略分析40-43
• 3.3.1 电力辅助式控制策略41
• 3.3.2 SOC扭矩平衡式控制策略41-42
• 3.3.3 自适应控制策略(SACS，Self Adaptive Control Strategy)42
• 3.3.4 模糊逻辑控制策略(FLCS，Fuzzy Logic Control Strategy)42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 PHEV驱动系统ADVISOR仿真模型的建立与分析44-56
• 4.1 仿真软件ADVISOR简介44-45
• 4.2 ADVISOR的使用方法45-49
• 4.2.1 ADVISOR的仿真界面45-46
• 4.2.2 汽车参数设置46-47
• 4.2.3 仿真参数设置47-48
• 4.2.4 仿真结果48-49
• 4.3 驱动系统主要部件仿真模型的建立与分析49-55
• 4.3.1 发动机模型49-51
• 4.3.2 电动机模型51-52
• 4.3.3 蓄电池模型52-54
• 4.3.4 变速器模型54-55
• 4.4 基于ADVISOR的整车模型55
• 4.5 本章小结55-56
• 第五章 仿真结果分析与研究56-73
• 5.1 仿真结果分析56-60
• 5.1.1 仿真参数的设置56-57
• 5.1.2 测试循环工况选择57-58
• 5.1.3 设置性能测试选项58-59
• 5.1.3.1 加速性能测试58-59
• 5.1.3.2 爬坡性能测试59
• 5.1.4 仿真结果分析59-60
• 5.2 主减速比的优化60-61
• 5.3 主减速比优化后的仿真分析61-62
• 5.4 不同控制策略对仿真结果的影响62-72
• 5.4.1 控制策略对整车性能的影响62-63
• 5.4.2 不同控制策略下电池SOC的变化情况63-64
• 5.4.3 不同控制策略下电池的充、放电效率64-66
• 5.4.4 不同控制策略下发动机的工作效率66-68
• 5.4.5 不同控制策略下电动机的工作效率68-69
• 5.4.6 不同控制策略下传动系的工作效率69-70
• 5.4.7 不同控制策略下的能量利用情况70-72
• 5.5 本章小结72-73
• 总结73-75
• 参考文献75-77
• 攻读学位期间取得的研究成果77-78
• 致谢78

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