四轮驱动混合动力汽车建模与仿真研究

【摘要】：混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,简称HEV)是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆,车辆的行驶转矩依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供,在能耗和排放性能上胜过内燃机动力汽车,而在续航里程上又胜过纯电动汽车,是当今汽车的一个发展方向。混合动力车辆由于其节能、低排放等特点成为汽车研究与开发的一个重点,并且已经开始商业化。本文选择混联式四轮驱动混合动力汽车作为研究对象,以“某汽车公司的某车型”为背景,采用基于模型“V”的开发模式,进行了混合动力汽车的建模与仿真研究,包括搭建仿真模型、离线仿真、快速控制原型、目标代码生成、硬件在环仿真等功能。具体如下：(1)在Matlab/Simulink环境下建立了混合动力系统零部件(包括发动机、电机、离合器、变速箱、整车)模型、控制器模型以及驾驶员模型,搭建了离线仿真平台。(2)根据研究对象的工作模式及转矩分配方法,采用模块化的设计方法设计了混合动力系统控制策略。(3)进行了混合动力系统零部件台架试验并获取了仿真所需参数,在所搭建的离线仿真平台上对整车的动力性和经济性进行了离线仿真分析。(4)基于VeriStand软件及PXI硬件搭建了快速控制原型和硬件在环仿真平台,将两者连接搭建为实时仿真平台。基于RTW自动代码生成技术将所设计控制策略下载到实际控制器,利用硬件在环仿真平台对控制器进行了实时仿真测试。本文通过离线仿真与实时仿真验证所建立的混合动力汽车模型能够满足功能需求,各项动力性能和经济性能指标均可达到预期效果,对今后其他混合动力系统的建模和仿真研究具有一定的参考价值。 【关键词】：四轮驱动 混合动力汽车 建模 离线仿真 实时仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-27
• 1.1 研究背景与意义11-12
• 1.2 汽车混合动力系统简介12-25
• 1.2.1 混合动力汽车国内外发展现状12-16
• 1.2.2 混合动力汽车基本类型16-21
• 1.2.3 混合动力系统控制策略研究现状21-22
• 1.2.4 混合动力控制系统开发平台发展现状22-25
• 1.3 本文研究内容25-27
• 1.3.1 研究内容25
• 1.3.2 本文结构25-27
• 2 基于模型的混合动力系统离线仿真研究27-49
• 2.1 混合动力样车总成构型27-29
• 2.2 混合动力系统离线仿真平台总体方案设计29-30
• 2.3 混合动力系统零部件建模30-44
• 2.3.1 发动机模型30-32
• 2.3.2 离合器模型32-35
• 2.3.3 变速箱模型35-37
• 2.3.4 电池模型37-40
• 2.3.5 电机模型40-41
• 2.3.6 车辆模型41-43
• 2.3.7 部件模型连接43-44
• 2.4 控制器模型44-45
• 2.5 驾驶员模型45
• 2.6 离线仿真平台搭建45-47
• 2.7 本章小结47-49
• 3 混合动力系统控制策略研究49-65
• 3.1 能量管理策略49-58
• 3.1.1 驾驶员需求转矩解析策略49-50
• 3.1.2 换挡策略50-51
• 3.1.3 模式切换意向判断策略51-52
• 3.1.4 转矩分配策略52-58
• 3.2 动态协调控制策略58-63
• 3.2.1 离合器动态控制策略58-60
• 3.2.2 变速箱动态过程控制策略60-63
• 3.3 本章小结63-65
• 4 台架试验及HEV仿真分析65-79
• 4.1 混合动力汽车零部件台架试验65-71
• 4.2 离线仿真分析71-78
• 4.2.1 动力性仿真分析72-74
• 4.2.2 经济性仿真分析74-78
• 4.3 本章小结78-79
• 5 混合动力系统实时仿真研究79-89
• 5.1 实时仿真平台总体方案设计79-82
• 5.2 快速控制原型82-84
• 5.2.1 基于Matlab/Simulink的快速控制原型仿真系统82-83
• 5.2.2 基于Veristand的快速控制原型搭建83-84
• 5.3 硬件在环仿真84-88
• 5.3.1 仿真平台搭建84-85
• 5.3.2 硬件在环仿真测试分析85-88
• 5.4 本章小结88-89
• 6 结论89-91
• 6.1 论文工作总结89
• 6.2 工作展望89-91
• 参考文献91-95
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果95-99
• 学位论文数据集99

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