全制动工况下CVT混合动力轿车再生制动控制策略研究

论文摘要

再生制动是混合动力汽车最重要的功能之一,利用再生制动可在保证整车安全制动条件下将车辆的动能或位能通过电机转化电能,实现能量回收,同时产生车辆所需的制动力,因此再生制动能有效减少整车的燃油消耗、污染物排放和制动器摩擦片磨损。混合动力汽车制动过程中,存在着电机制动、发动机制动、制动器摩擦制动和组合制动模式,因此对不同制动工况下制动能量分配策略进行深入研究,获取电机制动力、发动机制动和制动器制动力之间的最佳分配规律,对提高整车燃油经济和保障制动安全性具有重要意义。本文以CVT混合动力长安轿车为研究对象,进行了全制动工况下的整车制动能量分配与控制策略的研究和再生制动系统的建模与仿真分析,研究内容和进展如下:(1)在对CVT混合动力汽车的制动力分配的分析基础上,综合考虑汽车制动稳定性、发动机制动、电池电机联合高效发电特性、CVT速比控制和,提出了全制动工况(下坡、滑行和一般制动)下CVT混合动力汽车制动力分配方法和再生制动控制策略。(2)通过对发动机制动过程的理论分析,建立了发动机制动系统的模型,通过求解计算程序,获取了发动机制动力矩与发动机转速之间的变化关系曲线,为混合动力汽车再生制动系统建模提供了依据。(3)在对整车下坡行驶过程中制动动力学分析基础上,建立了整车下坡行驶时制动力分配模型和整车仿真模型并进行了系统仿真分析,结果表明,利用所提出的控制策略可使车辆从一定的初始车速稳定过渡到目标车速,并实现了下坡过程中制动能量的高效回收。(4)在对整车滑行和一般制动过程中制动动力学分析基础上,建立了整车滑行和制动时制动力分配模型和整车模型,在滑行、1015、EUDC、UDDS及强制动等工况下进行了系统仿真与分析,仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性,具有较大的应用价值。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 混合动力汽车概述
• 1.1.1 开展混合动力汽车研究的背景及现实意义
• 1.1.2 混合动力汽车的分类
• 1.1.3 双离合器混合动力系统概况
• 1.2 混合动力汽车再生制动系统的关键技术问题及研究现状
• 1.2.1 再生制动的关键技术问题
• 1.2.2 再生制动的研究内容
• 1.2.3 国内外再生制动研究现状
• 1.3 本课题的研究意义和主要内容
• 1.3.1 本课题的来源和研究意义
• 1.3.2 本课题研究的主要内容
• 2 混合动力汽车制动力分配策略研究
• 2.1 引言
• 2.2 传统汽车制动过程的动力学分析
• 2.2.1 制动时车轮所受制动力分析
• 2.2.2 传统汽车制动力分配
• 2.2.3 混合动力汽车制动力分配
• 2.2.4 混合动力汽车再生制动力分配控制策略
• 2.3 下坡行驶工况下制动力分配策略
• 2.4 滑行和典型制动工况下最优制动力分配策略
• 2.5 基于电池电机联合高效发电的CVT 速比控制
• 2.5.1 电池电机联合高效优化曲线的确定
• 2.5.2 CVT 速比控制策略
• 2.6 本章小结
• 3 发动机制动性能分析与计算
• 3.1 引言
• 3.2 气缸内工作过程分析
• 3.2.1 基本假设
• 3.2.2 基本微分方程
• 3.3 气缸内各阶段的热力过程分析
• 3.4 气缸内工作过程计算的边界条件
• 3.4.1 气缸工作容积
• 3.4.2 气缸周壁的传热
• 3.5 燃烧放热率的计算
• 3.6 进、排气流量计算
• 3.6.1 经进气阀流入气缸的流量变化率
• 3.6.2 经排气阀从气缸流出的流量变化率
• 3.6.3 气门几何流通截面积
• 3.7 汽油机工作过程仿真
• 3.7.1 计算方法
• 3.7.2 计算步长
• 3.7.3 计算程序与输入输出
• 3.7.4 发动机制动作用仿真计算及结果分析
• 3.8 本章小结
• 4 混合动力汽车下坡工况再生制动建模与仿真
• 4.1 控制目标的提出
• 4.2 下坡时车辆动力学分析和总需求制动力矩求解
• 4.3 CVT 速比控制策略
• 4.4 下坡行驶条件下再生制动模型的建立
• 4.5 下坡行驶条件下再生制动仿真分析
• 4.6 本章小结
• 5 混合动力汽车滑行及制动工况再生制动建模与仿真
• 5.1 整车减速制动过程的数学模型
• 5.2 电池允许充电功率的简化模型
• 5.3 车辆利用发动机制动的整车滑行仿真分析
• 5.4 制动力分配模型及整车仿真模型的建立
• 5.4.1 制动力分配模型
• 5.4.2 整车前向仿真模型
• 5.5 仿真与分析
• 5.5.1 滑行工况时的仿真与分析
• 5.5.2 强制动和循环工况下的仿真分析
• 5.6 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录