单轴并联式混合动力汽车能量管理策略的研究

【摘要】：随着全球能源与环境问题的日益突出,开发低油耗、低排放的新型汽车成为当今汽车工业发展的首要任务。混合动力汽车融合了传统汽车和电动汽车的优点,是解决能源短缺和改善环境的有效手段之一,也是当代汽车发展的重要方向。 实现混合动力汽车良好整车性能的关键是能量管理策略的制定,开展能量管理策略的研究已成为开发混合动力汽车的重中之重。本文基于轻型商用车平台进行混合动力技术的研究,通过软件仿真对混合动力汽车的能量管理策略进行了研究,为整车开发奠定基础。文章主要进行了以下研究工作： (1)根据项目总体设计方案及样车用途特点,整车采用了基于双离合器的单轴并联式混合动力总成结构。根据样车的各项设计指标,对动力系统关键部件进行了参数设计和选型。然后对动力系统各部件的匹配结果进行验证,验证结果表明本项目设计的动力系统能够满足车辆动力性能要求。 (2)建立整车动力系统仿真模型。在Matlab/Simulink软件中,采用理论与实验相结合的建模方式,完成对发动机、电机、动力电池系统、动力传动系统、车轮、整车动力学系统建模,同时建立了基于模糊PID控制的驾驶员模型。整车仿真模型的建立为下面的整车控制策略和参数研究提供了仿真基础。 (3)根据整车动力系统结构设计,提出转矩分配策略并以提高经济性为目标对其进行优化。在Matlab/Simulink环境下进行仿真分析研究,仿真结果表明所设计的整车控制策略具有较好的控制和节能效果。 (4)以CRUISE与Matlab/Simulink为仿真平台,对传统型与混合动力汽车的燃油经济性进行仿真验证,两个平台仿真结果基本吻合,最大误差小于5%,满足实际工程要求。 【关键词】：混合动力汽车 能量管理策略 参数匹配 建模仿真
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1 混合动力汽车的概述8-11
• 1.1.1 混合动力汽车的分类8-9
• 1.1.2 混合动力汽车的发展现状9-11
• 1.2 混合动力汽车的关键技术11-13
• 1.2.1 电池及电池管理系统11-12
• 1.2.2 电机技术12
• 1.2.3 能量管理策略12
• 1.2.4 动力耦合装置12-13
• 1.3 并联混合动力汽车能量管理策略13-14
• 1.4 本文的主要研究内容14-15
• 第2章 动力系统方案设计及参数匹配15-27
• 2.1 整车布置设计15-16
• 2.2 动力部件的匹配计算方法16
• 2.3 动力系统部件参数设计与选型16-23
• 2.3.1 驱动电机参数选择17-19
• 2.3.2 电池的参数选择19-20
• 2.3.3 发动机参数匹配20
• 2.3.4 动力系统各部件的选型20-23
• 2.4 关键部件的匹配验证23-26
• 2.4.1 发动机单独驱动时动力系统校核23
• 2.4.2 电机单独驱动时动力系统校核23-24
• 2.4.3 混合驱动时动力性校核24-26
• 2.4.4 整车动力性校核结论26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 整车动力系统的仿真27-43
• 3.1 仿真软件的介绍27-28
• 3.2 混合动力系统部件的建模28-39
• 3.2.1 发动机模型28-31
• 3.2.2 电机模型31-32
• 3.2.3 电池模型32-34
• 3.2.4 变速器模型34-35
• 3.2.5 主减速器模型35-36
• 3.2.6 车轮模型36-37
• 3.2.7 整车动力学模型37-39
• 3.3 驾驶员模型39-42
• 3.3.1 模糊PID控制器的设计40-42
• 3.3.2 驾驶员模型的建立42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 能量管理策略的研究43-57
• 4.1 典型能量管理策略的介绍43-45
• 4.1.1 基于规则的稳态能量管理策略43-44
• 4.1.2 基于优化算法的动态能量管理策略44
• 4.1.3 基于智能控制的能量管理策略44-45
• 4.2 转矩控制策略45-50
• 4.2.1 转矩控制策略基本流程45
• 4.2.2 并联式混合动力系统运行模式分析45-47
• 4.2.3 控制策略的制定47-50
• 4.3 换挡规律的设计50-51
• 4.4 能量管理策略的改进51-53
• 4.5 仿真结果对比53-56
• 4.6 本章小结56-57
• 第5章 仿真验证57-63
• 5.1 传统车动力需求与燃油消耗分析58-61
• 5.1.1 动力需求仿真对比58-60
• 5.1.2 燃油消耗的对比60-61
• 5.2 混合动力汽车的仿真分析61-62
• 5.3 本章小结62-63
• 第6章 总结与展望63-65
• 6.1 论文总结63
• 6.2 论文创新点63-64
• 6.3 进一步工作展望64-65
• 参考文献65-67
• 详细摘要67-68
• ABSTRACT68-69

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