并联混合动力汽车能量控制策略仿真研究

【摘要】：目前，汽车工业的可持续发展遇到了能源短缺、环境污染两大主要挑战。随着当今世界各国汽车工业的长足发展，各国汽车保有量都大幅增加，传统的汽油、柴油发动机车的普遍使用给人类居住环境的危害以及对石油资源日益短缺的压力逐渐显现，迫使人们重新开发新一代的清洁节能型动力汽车，而当下一种切实可行的途径就是研发混合动力汽车，混合动力汽车中内燃机、电机之间的转矩分配与实施过程是能量控制策略的关键技术，本文便以并联混合动力汽车中各动力源间的能量控制为主要研究对象，进行混合动力汽车的转矩分配与动态协调控制研究。 对当前混合动力汽车中常用的几种控制策略的工作原理及适用领域进行分析，选择实用性较强、便于实现的逻辑门限控制策略，采用正向仿真的思想。根据驾驶员的加速和制动踏板行程所对应的变速箱输入端转矩需求，建立驾驶员需求转矩的数学模型，并根据蓄电池SOC特性及驾驶员需求转矩在内燃机稳态效率MAP图中的位置确定发动机、电机需要输出的目标转矩，实现转矩预分配，完成相应仿真模型建立。 为实现整车能够在各运行模式间平稳切换，不影响整车的乘坐舒适性及平顺性，对整车运行中每一个运行模式，发动机、电机的运行状态及模式运行条件进行逐一分析，并完成相应整车控制流程。对可能遇到的模式之间切换过程进行详细分析，制定相应动态协调控制流程，为之后动态协调控制提供理论支持。 在AVL/Cruise中建立相应的并联混合动力汽车驾驶员、发动机、蓄电池、传动系、车轮等各主要部件模型，采用MATLAB API的方式与MATLAB/Simulink中的整车控制模型进行在线联合仿真，选择循环工况、制动/怠速/行驶等计算任务，分别验证控制策略在驱动和制动时的可行性。 【关键词】：并联混合动力 能量控制策略 转矩分配 动态协调
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.2 并联混合动力汽车（PHEV）控制策略9-11
• 1.2.1 整车控制流程9-10
• 1.2.2 控制策略的研究现状10-11
• 1.3 PHEV 能量控制策略种类划分11-16
• 1.3.1 基于规则的控制策略12-15
• 1.3.2 基于最优化的控制策略15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 第2章 并联式混合动力汽车能量分配18-30
• 2.1 混合动力汽车特点及分类18-22
• 2.1.1 混合动力汽车特点18-19
• 2.1.2 混合动力汽车分类19-20
• 2.1.3 并联混合动力汽车（PHEV）介绍20-22
• 2.2 驾驶员需求转矩的确定22-23
• 2.3 并联混合动力转矩预分配策略23-29
• 2.3.1 并联混合动力转矩预分配依据23-24
• 2.3.2 蓄电池组状态的划分24-25
• 2.3.3 并联混合动力系统发动机与电机目标转矩的确定25-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 并联混合动力汽车动态协调控制30-38
• 3.1 并联混合动力基本运行模式分析30-31
• 3.2 不同模式之间切换分析31-35
• 3.2.1 驱动模式间切换过程分析32
• 3.2.2 制动模式间切换过程分析32-34
• 3.2.3 驱动与制动模式间切换过程分析34-35
• 3.3 动态协调控制流程35
• 3.4 动态协调控制仿真模型建立35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 整车控制策略仿真分析38-55
• 4.1 CRUISE 软件介绍38-40
• 4.2 并联混合动力汽车前向模型的建立40-44
• 4.2.1 仿真模型设置41-43
• 4.2.2 CRUISE /MATLAB API 设置43-44
• 4.2.3 CRUISE 部件间信息链接44
• 4.3 联合仿真模块的创建44-46
• 4.4 CRUISE 与 MATLAB 仿真及结果分析46-53
• 4.4.1 NEDC 工况47-51
• 4.4.2 制动模式下 Brake/Coast/Thrust 计算51-53
• 4.5 本章小结53-55
• 结论55-57
• 参考文献57-61
• 致谢61

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