插电式四驱混合动力汽车的匹配与仿真建模

【摘要】：石油资源的日益枯竭和环境污染的日益严重使得发展新能源汽车成为必然的趋势。由于纯电动汽车存在着续驶里程短、充电慢等缺点,插电式混合动力电动汽车作为过渡性的产物应运而生,它既可以通过外部电网对储能装置进行充电,降低了车辆对燃油的依赖性和使用成本,又可以保证汽车的续驶里程。插电式混合动力汽车节能能力的发挥很大程度上取决于参数匹配和控制策略,因此,研究插电式混合动力汽车的匹配与控制具有重要的意义。本文基于插电式四驱混合动力汽车动力传动系统,以提高整车经济性为目标,进行了参数匹配、整车控制策略、整车动力传动系统建模及整车经济性仿真等方面的研究。详述如下:①插电式四驱混合动力汽车动力传动系统参数匹配。以整车动力性为目标,先计算出动力源总需求功率,分别计算出满足设计要求的发动机和电机的功率范围,并在该功率范围类等间距选择三组不同的动力源组合;根据所选定的不同的动力源参数确定AMT变速器和主减速器的速比;根据纯电动续驶里程的要求和驱动电机的参数匹配电池组的参数。最后得到a、b和c三组不同动力传动系统参数。②整车控制策略与动力传动系统建模。整车控制策略主要包括模式切换和能量分配,本文选择简单可靠的逻辑门控制策略,根据不同的动力源参数设定阈值来控制模式的切换,在能量分配方面,发动机或电机单独工作时,整车需求能量有各动力源提供,发动机和电机联合工作时,发动机工作在最优经济线上,多余能量用于充电,不足能量电机补充。本文选用逆向仿真方法,基于Matlab/Simulink搭建仿真模型,模型主要包括:路况模型、AMT模型、工作模式切换模型、整车需求能量分配模型、发动机模型、后驱电机模型、BSG电机模型和电池组模型,按照动力传递的逆向路线顺序依次连接起来,得到整车动力传动系统仿真模型。③仿真分析。本文在NEDC、UDDS和HWFET三种不同的循环工况下和CS及CD两种不同的模式下,分别对a、b和c三组不同动力传动系统进行能耗经济性仿真计算,仿真结果表明,在CD模式下,a组动力传动系统中发动机功率最小且电机功率最大,在不同的工况均为油耗最低,但电能消耗最高;c组动力传动系统中发动机功率最大且电机功率最小,在不同的工况均为油耗最高,但电能消耗最低;在CS模式下,三组动力传动系统中电池组的SOC均能维持在0.3左右,而且a组动力传动系统的油耗也最低,b组动力传动系统的油耗次之,c组动力传动系统的油耗也最高。综合考虑,选择a组动力传动系统的参数作为最终匹配结果。 【关键词】：插电式四驱混合动力汽车 控制策略 参数匹配 能耗经济性
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 四轮驱动混合动力汽车系统分类9-14
• 1.2.1 串联式四轮驱动混合动力汽车9-11
• 1.2.2 并联式四轮驱动混合动力汽车11-12
• 1.2.3 混联式四轮驱动混合动力汽车12-14
• 1.3 四轮驱动混合动力汽车研究现状14-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 2 四轮驱动混合动力汽车参数匹配18-40
• 2.1 前言18
• 2.2 整车基本参数和设计要求18-20
• 2.2.1 原车型的结构参数及技术参数18-20
• 2.2.2 设计要求20
• 2.3 动力源参数设计20-29
• 2.3.1 动力源总功率的确定20-21
• 2.3.2 发动机功率范围的确定21-22
• 2.3.3 电机峰值功率范围的确定22-26
• 2.3.4 发动机参数的确定26
• 2.3.5 电机参数的确定26-29
• 2.4 电池组参数设计29-32
• 2.4.1 电池类型的选择29-30
• 2.4.2 电池组参数的确定30-32
• 2.5 BSG电机参数设计32-33
• 2.6 传动系统参数设计33-35
• 2.6.1 AMT与主减速器速比选择33-34
• 2.6.2 主减速器II速比选择34-35
• 2.7 匹配结果35-38
• 2.8 本章小结38-40
• 3 整车控制策略的制定与整车模型的建立40-56
• 3.1 整车工作模式的分析40-41
• 3.2 整车控制策略的制定41-45
• 3.2.1 整车控制策略制定的基本原则41-42
• 3.2.2 工作模式切换的分析与建模42-43
• 3.2.3 能量分配与建模43-45
• 3.3 整车模型的建立45-55
• 3.3.1 循环工况模型45-47
• 3.3.2 整车动力学模型47
• 3.3.3 AMT模型47-48
• 3.3.4 发动机模型48-49
• 3.3.5 驱动电机模型49-50
• 3.3.6 BSG电机模型50-51
• 3.3.7 电池组模型51-55
• 3.4 整车动力传动系统模型55
• 3.5 本章小结55-56
• 4 整车经济性仿真与分析56-76
• 4.1 电量消耗模式下整车经济性仿真56-68
• 4.1.1 NEDC循环工况经济性仿真56-60
• 4.1.2 UDDS循环工况经济性仿真60-64
• 4.1.3 HWFET循环工况经济性仿真64-68
• 4.2 电量维持模式下整车经济性仿真68-74
• 4.2.1 NEDC循环工况经济性仿真68-70
• 4.2.2 UDDS循环工况经济性仿真70-72
• 4.2.3 HWFET循环工况经济性仿真72-74
• 4.3 整车经济性仿真结果分析74-75
• 4.4 本章小结75-76
• 5 全文总结与展望76-78
• 5.1 全文总结76-77
• 5.2 本文展望77-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-83

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