双行星排式混合动力汽车构型分析与控制研究

【摘要】：目前世界上汽车保有量日渐增加，汽车技术也在迅速的发展，汽车的节能与环保渐渐成为汽车技术研究的一个热点，混合动力汽车也逐渐成为汽车开发的重点项目。混合动力汽车的混合动力驱动系统的形式主要有串联、并联、混联三种形式，其中混联式混合动力驱动系统结合了串联和并联系统的优点应用最广。在混联式混合动力汽车中，很多车型采取行星齿轮机构作为整车的动力耦合装置，因为它能将发动机与其他动力元件输出的扭矩和转速进行合理的分配，使整个系统动力输出分配最优化。根据行星齿轮机构中含有的行星排排数可以分为单行星排齿轮机构、双行星排齿轮机构和多行星排齿轮机构，本文准备从双行星排齿轮机构出发，提出一种新的双行星排机构构型，对此构型展开技术分析。 双行星排式混合动力汽车有三个动力源元件，包括传统燃油发动机和两个电机。它利用了行星排机构可以对传递的转速转矩解耦的特性，对三个动力源元件选择行运行，重新分配各元件输出的动力用于充电或者驱动整车行驶，使各个动力元件均工作在起最优工作区间内，从而大大提高了混合动力车驱动系统的效率，在保证汽车在行驶过程中的动力性的同时，又相对于传统燃油汽车降低了燃油消耗。本文以提出的新型的双排行星轮机构为研究对象，分析其系统构型，研究其系统特性，同时进行仿真分析，并且使用模糊控制理论进行优化改进。本文主要从以下几方面进行研究： 1.对双行星排动力系统进行构型分析。主要分析其结构原理，总结其优缺点，并对双行星排机构进行力学分析和模式分析，对传动系统、发动机、电机分别进行特性分析，以此来为系统模型的搭建提供理论依据。 2.运用Cruise v2010软件搭建双行星排驱动系统模型，分别详述了发动机、电机以及电池的数学模型，并在此基础上,应用Cruise v2010软件搭建了混合动力车的整车模型。 3.分析了基于确定规则的双行星排式混合动力系统控制策略，对提出的双行星排式混合动力构型进行了模式分析，并且选取MATLAB\SIMUlink作为仿真工具进行控制策略建模，导入到Cruise中进行联合仿真。 4.针对双行星排式混合动力系统提出了基于模糊规则的双行星排式混合动力系统控制策略，搭建了混合动力系统模糊控制框架图，并采用迭代算法对模糊控制输入参数的隶属度函数进行优化，得出较好的优化效果。 【关键词】：混合动力 双行星排 构型分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 符号说明12-13
• 第1章 绪论13-31
• 1.1 混合动力汽车概述13-16
• 1.1.1 混合动力汽车研究意义13-14
• 1.1.2 动力耦合装置的研究意义及背景14-16
• 1.2 双行星排式混合动力系统的相关研究现状16-28
• 1.2.1 国外研究现状16-25
• 1.2.2 国内研究现状25-28
• 1.3 本文的研究意义28-30
• 1.4 本文主要内容30-31
• 第2章 混合动力系统特性分析31-38
• 2.1 双行星排式混合动力系统的分类31
• 2.2 杠杆分析方法31-32
• 2.3 双行星排传动系统构型分析32-33
• 2.4 双行星排系动力传动系统分特性分析33-36
• 2.5 发动机动态特性分析36-37
• 2.6 电机动态特性分析37
• 2.7 本章小结37-38
• 第3章 双行星排驱动系统模型搭建38-48
• 3.1 发动机模型39-42
• 3.2 电机模型42-44
• 3.3 电池建模44-46
• 3.4 仿真软件介绍46
• 3.5 整车模型建立46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 基于确定规则的双行星排式混合动力控制策略48-65
• 4.1 双行星排混合动力系统控制研究48-49
• 4.2 工作模式分析49-55
• 4.2.1 发动机电机联合驱动50-52
• 4.2.2 发动机驱动且充电模式52-53
• 4.2.3 双电机联合驱动模式53-55
• 4.3 模式切换控制分析55-57
• 4.4 协调控制策略57-59
• 4.4.1 整车的总扭矩需求57-58
• 4.4.2 发动机启动过程中电机协调控制58-59
• 4.5 控制策略仿真模型59-61
• 4.6 基于规则的控制策略仿真结果61-64
• 4.7 本章小结64-65
• 第5章 基于模糊规则的双行星排式混合动力控制策略65-76
• 5.1 引言65-66
• 5.2 模糊控制基础66-68
• 5.2.1 模糊控制器简介66-67
• 5.2.2 模糊逻辑能量管理策略设计目标67-68
• 5.3 模糊控制参数的选择68-70
• 5.4 控制规则库设计70-71
• 5.5 基于迭代算法的模糊变量优化71-74
• 5.6 控制策略仿真结果对比分析74-75
• 5.6.1 循环工况 NEDC 下的仿真结果对比75
• 5.7 本章小结75-76
• 第6章 全文总结76-79
• 6.1 全文总结76-78
• 6.2 研究展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83

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