42V混合动力汽车的动力系统仿真及特性分析

【摘要】：20世纪50年代，汽车电气系统的电压由7V变为了现在的14V。7V电气系统中主要是照明和点火等必要装置，现在的14V电气系统中使用了发动机控制、音响和电动车窗等各种各样的电器设备。20世纪90年代后，随着人们对汽车的经济性、排放性和安全舒适性等各方面要求的逐渐提高，越来越多的电子电器设备运用到汽车上，直接增加了汽车的电功率需求，因此汽车生产厂商和零部件供应商提出了42V化技术。当今汽车的电源结构在向高电压化、混合动力化和电动化等方面发展。42V混合动力汽车的动力系统的研究工作是非常复杂的，并且还需综合考虑整车的电功率需求和特性。本文以某款42V混合动力汽车为研究对象，对其动力系统和电力系统进行研究。 本文的主要研究内容分为以下部分： （1）研究了42V动力系统的原理及其结构。对42V存在的两种电气系统方案：单一42V电压和14V/42V双电压，进行分析并选取。对42V动力系统的结构进行分析，包括其主要的结构布置方式和各布置方式的功能及应用。对42V动力系统的各运行模式进行分析，说明其实现的各种功能。 （2）确定汽车42V动力系统的整车参数和各部件参数，对动力系统的发动机、电机、蓄电池和变速器等主要部件和控制策略进行建模。基于ADVISOR软件内数据包的混合动力汽车Insight模型进行二次开发，建立了汽车42V动力系统的整车仿真模型，对其循环工况和性能测试参数等进行设置。并建立了传统燃油汽车的模型，对其各项参数进行设置。对42V混合动力汽车和传统燃油汽车的动力系统分别进行仿真，根据不同工况的仿真结果对比分析其经济性、排放性和动力性等各特性。 （3）简要说明和分析汽车上常用的储能装置及其性能参数，汽车上常用的驱动电机和发电机及其性能。对42V电力系统的镍氢电池和传统燃油汽车的铅酸蓄电池的工作特性进行对比分析，并分析42V ISG电机的工作特性。利用Matlab/Simulink建立42V混合动力汽车和传统燃油汽车的稳态电力系统模型，对不同转速/负载的工况进行仿真，对比分析其电力系统下电压、电流等输出特性。 【关键词】：42V 动力系统 ADVISOR 电力系统 特性分析
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10-12
• 1.2 汽车 42V 电压的背景12-13
• 1.3 国内外发展现状13-17
• 1.3.1 42V 混合动力汽车的发展13-15
• 1.3.2 42V 混合动力汽车的研究15-17
• 1.4 论文主要研究内容17-18
• 第2章 42V 动力系统原理和结构分析18-28
• 2.1 42V 动力系统电气方案的选择18-19
• 2.2 42V 动力系统的结构布置19-22
• 2.3 42V 动力系统的运行模式22-26
• 2.4 本章小结26-28
• 第3章 42V 动力系统建模、仿真及特性分析28-48
• 3.1 ADVISOR 软件的介绍28-29
• 3.2 42V 混合动力汽车动力系统的建模29-35
• 3.2.1 整车参数的选取29-30
• 3.2.2 部件参数的选取30
• 3.2.3 发动机模型30-32
• 3.2.4 ISG 电机模型32
• 3.2.5 蓄电池模型32-33
• 3.2.6 变速器模型33-34
• 3.2.7 控制策略模型34-35
• 3.3 42V 混合动力汽车动力系统的仿真35-41
• 3.3.1 42V动力系统的模型框架的生成35-38
• 3.3.2 循环工况的选取38-39
• 3.3.3 加速和爬坡性能测试的参数设置39-41
• 3.4 14V 传统燃油汽车动力系统的建模和仿真41-43
• 3.5 仿真结果和特性分析43-47
• 3.5.1 42V 动力系统的仿真结果和特性分析43-45
• 3.5.2 与 14V 传统燃油汽车动力系统仿真结果的特性对比分析45-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第4章 42V 电力系统建模、仿真及特性分析48-68
• 4.1 42V 电力系统的储能装置的工作特性分析48-53
• 4.1.1 汽车上的储能装置48-49
• 4.1.2 36V 镍氢电池的工作特性分析49-51
• 4.1.3 12V 铅酸蓄电池的工作特性分析51-53
• 4.2 42V 电力系统的电机的工作特性分析53-56
• 4.2.1 汽车上的驱动电机和发电机53-54
• 4.2.2 42V ISG 的工作特性分析54-56
• 4.3 42V 混合动力汽车电力系统的建模和仿真56-60
• 4.3.1 MATLAB/SIMUlink 软件和 SimPower Systems 模型库的介绍56-58
• 4.3.2 42V 汽车电力系统的建模和仿真58-60
• 4.4 仿真结果和特性分析60-66
• 4.5 本章小结66-68
• 第5章 全文总结与工作展望68-70
• 5.1 全文总结68-69
• 5.2 工作展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74

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