压缩空气/电混合动力汽车的建模与仿真

【摘要】：由于环境污染和能源短缺,制造商和工程师们把目光转向了新能源汽车。压缩空气/电混合动力汽车(HybridElectricVehicleofCompressed-airandElectric)就是新能源汽车中的一种,它是由气动马达和电动机共同来驱动的汽车。因为压缩空气/电混合动力汽车的零排放、零污染和不消耗石油等矿物质燃料,所以压缩空气/电混合动力汽车是很有前途的一种新能源汽车,为了开发压缩空气/电混合动力汽车,对其动力性能的预估就变得尤为重要。 根据国内外现状,本论文采用理论研究、计算机仿真分析与试验相结合的研究手段。通过对叶片式气动马达的工作原理进行分析,建立了其静态特性模型,然后参照了本田insight的仿真模型建立了压缩空气/电混合动力汽车的整车仿真模型,最后采用试验验证了叶片式气动马达模型的准确性。 本论文所作的工作有:1)阐述压缩空气/电混合动力汽车的结构设计,并对其进行可行性分析;2)运用相关的流体力学和数学知识对叶片式气动马达静态特性研究,并建立其数学模型。主要包括力矩—转速特性模型、流量—转速特性模型和效率模型;3)在本田insight的基础上对其控制策略模块、车辆控制模块进行修改,充分考虑了城市交通车辆运行的特点;4)将建好的模型嵌入ADVISOR软件中进行仿真,对仿真结果进行分析,证实了所设计控制策略的可行性。同时通过相关试验验证气动马达模型的准确性。 本文所得结论可以为进一步研究压缩空气/电混合动力汽车提供参考。 【关键词】：混合动力汽车 压缩空气/电混合动力汽车 气动马达 建模 仿真
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 引言11-20
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 压缩空气动力汽车的国内外研究进展12-17
• 1.2.1 法国（印度）在压缩空气动力汽车领域的研究现状13
• 1.2.2 美国在压缩空气动力汽车领域的研究现状13-15
• 1.2.3 英国在压缩空气动力汽车领域的研究现状15
• 1.2.4 韩国在压缩空气动力汽车领域的研究现状15-16
• 1.2.5 澳大利亚在压缩空气动力汽车领域的研究现状16
• 1.2.6 中国在压缩空气动力汽车领域的研究现状16-17
• 1.3 压缩空气/电混合动力汽车国内外研究现状17-18
• 1.4 论文的主要研究内容18-19
• 1.5 本章小结19-20
• 第二章 压缩空气20-24
• 2.1 压缩空气/电混合动力汽车的可行性分析20-22
• 2.1.1 直流电动机的特性20-21
• 2.1.2 气动马达的特性21
• 2.1.3 压缩空气动力汽车的特点21
• 2.1.4 压缩空气/电混合动力汽车的可行性21-22
• 2.2 压缩空气/电混合动力汽车的结构模型与控制思想22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 叶片式气动马达的建模24-47
• 3.1 叶片式气动马达的工作原理25-26
• 3.2 叶片式气动马达的转矩—转速特性26-32
• 3.2.1 气动马达的驱动力矩26-29
• 3.2.2 气动马达的阻力矩29-32
• 3.2.3 气动马达的输出力矩32
• 3.3 叶片式气动马达的流量-转速特性32-39
• 3.3.1 气动马达的理论流量推导32-34
• 3.3.2 气动马达的径向泄漏量34-37
• 3.3.3 气动马达轴向间隙泄漏量37-39
• 3.3.4 气动马达实际流量的计算39
• 3.4 叶片式气动马达的效率研究39-41
• 3.4.1 气动马达的输入功率39-40
• 3.4.2 气动马达的输出功率40-41
• 3.4.3 气动马达的效率41
• 3.5 叶片式气动马达的 Simulink 建模41-46
• 3.5.1 力矩—转速模型42-44
• 3.5.2 流量—转速模型44-46
• 3.6 本章小结46-47
• 第四章 电动汽车仿真软件47-52
• 4.1 电动汽车仿真软件的分析47
• 4.2 电动汽车仿真软件 ADVISOR 的分析与应用47-51
• 4.2.1 前言47
• 4.2.2 ADVISOR 的系统功能47-49
• 4.2.3 ADVISOR 的混合仿真方法49-50
• 4.2.4 分析 ADVISOR 的工作原理50-51
• 4.3 本章小结51-52
• 第五章 压缩空气/电混合动力汽车的建模与仿真52-62
• 5.1 压缩空气/电混合动力汽车控制策略的模型52-57
• 5.1.1 Insight 控制策略模型分析52-54
• 5.1.2 设计控制函数54-55
• 5.1.3 设计压缩空气/电混合动力汽车控制策略的模型55-57
• 5.2 压缩空气/电混合动力汽车的气动马达控制模型57-58
• 5.2.1 气动马达控制模块的模型57-58
• 5.3 压缩空气/电混合动力汽车的仿真参数58-59
• 5.3.1 车辆模块的仿真参数58
• 5.3.2 气动马达模块的仿真参数58-59
• 5.3.3 电机模块的仿真参数59
• 5.3.4 变速器模块的仿真参数59
• 5.4 仿真结果及分析59-61
• 5.4.1 汽车工作过程的仿真59-60
• 5.4.2 仿真结果分析60-61
• 5.5 本章小结61-62
• 第六章 试验验证62-66
• 6.1 试验条件62-63
• 6.2 道路试验过程与试验结果63
• 6.3 转矩—转速特性的试验验证63-65
• 6.4 流量—转速特性的试验验证65
• 6.5 本章小结65-66
• 总结与展望66-67
• 总结66
• 展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文72

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