混合动力汽车驱动系统建模与仿真研究

论文摘要

混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle)是汽车技术不断发展的产物,既具有纯电动汽车高效率和低排放或零排放的特性,又具有传统内燃机汽车动力性强和续驶里程长的优点,是当前解决节能、环保问题切实可行的一种过渡方案。目前,混合动力电动汽车主要有三种驱动结构类型:串联式、并联式和混联式。通过客观分析比较这三种类型混合动力电动汽车的结构特性及优缺点,综合考虑对车辆的实际使用要求及成本问题等因素,本文所设计的车辆选择了并联式的混合动力驱动系统。本文以风神蓝鸟为设计原型,通过重新设计其驱动系统将风神蓝鸟设计成并联式混合动力电动汽车。根据风神蓝鸟的动力性指标,确定本文设计车辆的发动机功率、电动机功率、蓄电池功率、主减速比和变速器速比等参数及驱动系统主要部件的类型。分析了电动汽车专用仿真软件ADVISOR的原理及使用方法,建立了发动机、电动机、蓄电池、变速器等各部件模型及整车模型。在MATLAB/Simulink环境下,以ADVISOR为仿真平台,在仿真软件中输入仿真参数、设置测试性能、选择循环工况,分别对风神蓝鸟和本文设计的车辆进行仿真运算,分析比较仿真结果。结果表明:本文设计的并联汽车和风神蓝鸟相比,在不降低动力性的前提下大幅度提高了燃油经济性和改善了排放性能,具有良好的工程应用前景和实际应用的社会、经济效益。另外,本文还对部分参数进行了优化,对比分析了不同控制策略对本文设计的并联式混合动力电动汽车整车性能的影响,确定了适合于本文所设计车辆的控制策略。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 概论
• 1.1 混合动力电动汽车概述
• 1.2 混合动力电动汽车研究的背景及意义
• 1.3 国内外混合动力汽车的研究和应用现状
• 1.3.1 国外在混合动力电动汽车领域的研究状况
• 1.3.2 我国在混合动力电动汽车领域的研究状况
• 1.4 本文主要的研究内容
• 第二章 混合动力电动汽车的结构类型及仿真方法分析
• 2.1 混合动力汽车的分类
• 2.1.1 串联式混合动力电动汽车
• 2.1.1.1 结构特点
• 2.1.1.2 串联式混合动力电动汽车的优缺点
• 2.1.2 并联式混合动力汽车的特点及分类
• 2.1.2.1 并联式混合动力汽车的特点
• 2.1.2.2 转速合成式PHEV
• 2.1.2.3 转矩合成式PHEV
• 2.1.2.4 牵引力合成式PHEV
• 2.1.2.5 并联式混合动力电动汽车的优缺点
• 2.1.3 混联式混合动力电动汽车
• 2.1.3.1 开关式
• 2.1.3.2 动力分配式
• 2.1.3.3 混联式混合动力汽车的优缺点
• 2.2 仿真方法分析
• 2.2.1 前向仿真方法
• 2.2.2 后向仿真方法
• 2.2.3 前向仿真与后向仿真的不同作用
• 2.3 本章小结
• 第三章 并联式混合动力电动汽车驱动系统主要部件的选择及控制策略分析
• 3.1 部件的选型
• 3.1.1 发动机的选型
• 3.1.2 电动机的选型
• 3.1.3 储能装置的选型
• 3.1.4 变速器的选型
• 3.2 主要参数的选择
• 3.2.1 发动机功率的选择
• 3.2.2 电动机额定功率的选择
• 3.2.3 蓄电池额定功率的选择
• 3.2.4 主减速器速比的确定
• 3.2.5 最大传动比的确定
• 3.3 并联式混合动力电动汽车控制策略分析
• 3.3.1 电力辅助式控制策略
• 3.3.2 SOC扭矩平衡式控制策略
• 3.3.3 自适应控制策略（SACS，Self Adaptive Control Strategy）
• 3.3.4 模糊逻辑控制策略（FLCS，Fuzzy Logic Control Strategy）
• 3.4 本章小结
• 第四章 PHEV驱动系统ADVISOR仿真模型的建立与分析
• 4.1 仿真软件ADVISOR简介
• 4.2 ADVISOR的使用方法
• 4.2.1 ADVISOR的仿真界面
• 4.2.2 汽车参数设置
• 4.2.3 仿真参数设置
• 4.2.4 仿真结果
• 4.3 驱动系统主要部件仿真模型的建立与分析
• 4.3.1 发动机模型
• 4.3.2 电动机模型
• 4.3.3 蓄电池模型
• 4.3.4 变速器模型
• 4.4 基于ADVISOR的整车模型
• 4.5 本章小结
• 第五章 仿真结果分析与研究
• 5.1 仿真结果分析
• 5.1.1 仿真参数的设置
• 5.1.2 测试循环工况选择
• 5.1.3 设置性能测试选项
• 5.1.3.1 加速性能测试
• 5.1.3.2 爬坡性能测试
• 5.1.4 仿真结果分析
• 5.2 主减速比的优化
• 5.3 主减速比优化后的仿真分析
• 5.4 不同控制策略对仿真结果的影响
• 5.4.1 控制策略对整车性能的影响
• 5.4.2 不同控制策略下电池SOC的变化情况
• 5.4.3 不同控制策略下电池的充、放电效率
• 5.4.4 不同控制策略下发动机的工作效率
• 5.4.5 不同控制策略下电动机的工作效率
• 5.4.6 不同控制策略下传动系的工作效率
• 5.4.7 不同控制策略下的能量利用情况
• 5.5 本章小结
• 总结
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢