搭载机电控制CVT混合动力汽车模式切换研究

【摘要】：为了应对当前的环境污染和能源紧缺问题,发展新能源汽车成为汽车行业的主要研究趋势。而混合动力汽车由于其续航里程长,工况种类多,对电池技术没有较高要求等特点,使之成为目前最容易被大众所接受且最易实现产业化的一种新能源汽车。混合动力系统由于具有至少两种不同的动力源,根据两种动力源的不同组合从而产生不同的工作模式,不同工作模式相互切换时,传动系统各工作部件的工作状态有可能会发生改变,这可能会导致传动系统发生动力中断或者转矩波动,从而影响整车的驾驶性能。因此必须对混合动力汽车工作模式切换过程进行协调控制。本文以国家自然科学基金项目为依托,以搭载机电控制无级变速器的单轴并联式混合动力系统为研究对象,对混合动力系统工作模式切换时的动态协调控制策略进行了研究,主要研究工作有以下几个方面:首先分析了单轴并联式混合动力系统的结构特点,对其传动系统主要部件的动态特性进行分析,分别建立了发动机、ISG电机、自动离合器、机电控制无级变速器等关键部件模型。同时给出了模式切换控制策略的评价指标。然后对单轴并联式混合动力系统的工作模式进行了分析,将其分为驱动模式和制动模式。把模式切换过程分为三类:驱动模式间的切换过程,制动模式间的切换过程、驱动与制动模式间的切换过程。针对两种典型的驱动模式切换过程和一种驱动模式与制动模式切换过程进行了详细的动力学分析。对不同的模式切换过程,分别制定了综合考虑发动机、电机、离合器及变速器动态特性的协调控制策略。最后在Matlab/Simulink仿真平台上,对所提出了三种模式切换过程进行了仿真分析,并对有、无采用动态协调控制策略的仿真结果进行了对比。结果表明采用了动态协调控制策略的模式切换过程其冲击度更小,验证了所制定的动态协调控制策略在模式切换过程中能够提高模式切换品质。 【关键词】：混合动力系统 机电控制无级变速器 模式切换 动态协调控制
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 课题研究背景及意义9-12
• 1.2 并联式混合动力系统控制问题12-13
• 1.3 并联式混合动力系统工作模式切换的协调控制研究现状13-16
• 1.3.1 国外研究现状13-14
• 1.3.2 国内研究现状14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-19
• 2 并联式混合动力系统结构分析及主要部件建模19-37
• 2.1 双轴并联式混合动力系统结构19-20
• 2.2 单轴并联式混合动力系统结构20-34
• 2.2.1 单轴并联式混合动力系统动力源模型21-25
• 2.2.2 机电控制无级变速器（EM-CVT）模型25-30
• 2.2.3 自动离合器模型30-32
• 2.2.4 车轮动力学模型32-33
• 2.2.5 整车模型33-34
• 2.3 混合动力系统模式切换动态协调控制效果评价分析34-35
• 2.4 本章小结35-37
• 3 混合动力系统模式切换动态协调控制分析37-57
• 3.1 单轴并联式混合动力系统工作模式分析37-38
• 3.2 混合动力系统各工作模式下的动力学分析38-41
• 3.3 各工作模式切换分析41-46
• 3.3.1 驱动模式间相互切换过程分析41-44
• 3.3.2 制动模式间的相互切换分析44-45
• 3.3.3 驱动模式与制动模式切换过程分析45-46
• 3.4 混合动力系统模式切换动态协调控制策略研究46-55
• 3.4.1 稳态能量管理策略47-49
• 3.4.2 动态协调控制算法49-55
• 3.5 本章小结55-57
• 4 混合动力系统典型驱动模式切换仿真分析57-77
• 4.1 单轴并联式混合动力系统仿真模型57-64
• 4.1.1 协调控制逻辑模型58-64
• 4.2 模式切换动态协调控制仿真结果分析64-74
• 4.2.1 电机驱动模式向联合驱动模式切换64-67
• 4.2.2 发动机驱动模式向电机驱动模式切换67-71
• 4.2.3 发动机驱动模式向再生制动模式切换71-74
• 4.3 有无采用动态协调控制仿真效果对比74-75
• 4.4 本章小结75-77
• 5 全文总结与展望77-79
• 5.1 全文总结77-78
• 5.2 展望78-79
• 致谢79-81
• 参考文献81-85
• 附录85-86

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