某混合动力汽车单排双行星轮动力耦合装置及控制策略研究

【摘要】：汽车作为20世纪最伟大的发明之一,给人们的生活带来了巨大的改变。然而,有时科学也是一把“双刃剑”,能源危机和环境恶化的不断加剧,迫使人们寻求未来汽车的出路。混合动力汽车由于继承了传统汽车成熟的技术,又具备电动汽车节能、环保的优势,成为现阶段的研究重点之一。通过动力耦合装置和控制策略的良好结合,可以克服传统汽车的缺点实现低排放、低油耗,又可以克服电动汽车的不足,具有与传统汽车相当的性价比,是目前最切实可行、可批量生产的节能、环保汽车。 本文研究一种基于单排双行星机构的动力耦合装置,既可以实现转速耦合,又可以实现转矩耦合。作为混联式混合动力汽车的动力耦合装置,可以根据车况合理、高效的分配发动机与电机的动力,实现最佳的动力性、经济性以及排放特性。 本文根据混合动力汽车对动力耦合装置的功能要求,在选型的基础上设计该动力耦合装置的基本参数。深入分析动力耦合装置的传动效率以及整车动力系统的效率特性,建立匹配该动力耦合装置的混合动力汽车的整车效率模型。以整车传递效率为目标,结合非线性最优化方法—序列二次规划方法对其进行优化分析,得到效率最佳时的动力部件的工况,即其最优工况。以优化得到的最优工况为参考,提出效率优先整车控制策略,并通过仿真验证其有效性。最后通过试验,验证该单排双行星动力耦合装置及整车效率优先控制策略的基本性能和其应用于混合动力汽车的适用性等。 本文对基于行星机构的动力耦合装置及效率优先控制策略进行的研究,仅为以后开发、设计性能更高的动力耦合装置提供参考。 【关键词】：混合动力 动力耦合 单排双行星机构 效率 序列二次规划 控制策略
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U464.13
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-5
• 目录5-8
• 符号说明8-11
• 1 绪论11-21
• 1.1 混合动力汽车关键技术研究现状11-13
• 1.2 混合动力汽车动力耦合装置的发展现状13-17
• 1.2.1 动力耦合装置的功能13-14
• 1.2.2 动力耦合装置的分类14-16
• 1.2.3 动力耦合装置的典型应用16-17
• 1.2.4 动力耦合装置的发展趋势17
• 1.3 混合动力汽车整车控制策略17-18
• 1.4 课题来源及意义18-19
• 1.5 本文的研究内容19-21
• 2 基于单排双行星轮系的动力耦合装置设计21-31
• 2.1 单排双行星轮系动力耦合装置的结构设计21-25
• 2.1.1 行星齿轮传动的特点21-22
• 2.1.2 动力耦合装置的基本结构选型22-23
• 2.1.3 动力耦合装置基本参数的确定23-25
• 2.2 单排双行星轮系动力耦合装置的运动学特性分析25-30
• 2.2.1 动力耦合装置的传动比特性分析25-27
• 2.2.2 动力耦合装置的转速特性分析27-28
• 2.2.3 动力耦合装置的转矩特性分析28-30
• 2.3 本章小结30-31
• 3 基于单排双行星轮系的动力耦合装置传递效率研究31-44
• 3.1 动力耦合装置传递效率分析31-38
• 3.1.1 啮合功率法原理31-32
• 3.1.2 单排双行星机构的传递效率32-36
• 3.1.3 转化机构的效率损失系数36-38
• 3.2 动力耦合装置各工作模式传递效率分析38-43
• 3.2.1 动力耦合装置工作模式分类39-40
• 3.2.2 动力耦合装置各个工作模式的效率分析40-43
• 3.3 本章小结43-44
• 4 PG-SPHEV整车能量传递效率研究44-66
• 4.1 PG-SPHEV各总成能量传递效率研究44-51
• 4.1.1 PG-SPHEV各总成效率特性分析44-46
• 4.1.2 PG-SPHEV各总成效率模型的建立46-51
• 4.2 PG-SPHEV典型工作模式能量传递效率研究51-58
• 4.2.1 PG-SPHEV典型工作模式能量流分析52-55
• 4.2.2 PG-SPHEV典型工作模式整车效率模型的建立55-58
• 4.3 PG-SPHEV整车能量传递效率最优控制58-65
• 4.3.1 序列二次规划优化算法简介59-61
• 4.3.2 PG-SPHEV整车能量传递效率优化分析61-65
• 4.4 本章小结65-66
• 5 PG-SPHEV整车控制策略与仿真研究66-81
• 5.1 混合动力汽车整车控制策略66-69
• 5.1.1 混合动力汽车分层式整车控制系统66-68
• 5.1.2 混合动力汽车整车控制策略的控制目标及要点68-69
• 5.2 PG-SPHEV效率优先控制策略69-76
• 5.2.1 PG-SPHEV效率优先控制策略的提出69-70
• 5.2.2 PG-SPHEV效率优先控制策略的建立70-75
• 5.2.3 PG-SPHEV效率优先控制策略的MATLAB模型75-76
• 5.3 PG-SPHEV效率优先控制策略仿真研究76-80
• 5.3.1 电动汽车整车仿真软件Cruise介绍77-78
• 5.3.2 PG-SPHEV效率优先控制策略仿真78-79
• 5.3.3 PG-SPHEV效率优先控制策略仿真结果分析79-80
• 5.4 本章小结80-81
• 6 动力系统台架试验研究81-90
• 6.1 试验台架的搭建81-82
• 6.1.1 试验目的与内容81
• 6.1.2 试验设备81-82
• 6.2 动力耦合装置试验82-85
• 6.2.1 动力耦合装置转速耦合试验82-83
• 6.2.2 动力耦合装置转矩耦合试验83-85
• 6.3 效率优先控制策略部分工况试验85-88
• 6.3.1 发动机启动试验85-86
• 6.3.2 发动机转速调整试验86-87
• 6.3.3 离合器结合试验87-88
• 6.4 本章小结88-90
• 7 全文总结与研究展望90-92
• 7.1 全文总结90-91
• 7.2 创新点91
• 7.3 研究展望91-92
• 致谢92-93
• 参考文献93-98
• 附录A98-99
• 附录B99-102
• 附录C102

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