基于LabVIEW的混合动力汽车驱动系统的研究

论文摘要

保护环境和节约能源已成为当今社会亟待解决的两大主题,以内燃机和电机作为动力源的混合动力汽车成为节能减排的首选,其中,集起动／发电机于一体的ISG (Integrated Starter Generator)混合动力汽车成为当前具有重要现实意义和发展方向的汽车。混合动力汽车产品开发中最关键的环节是根据不同的混合动力驱动系统制定和优化其控制策略。如何实现混合动力汽车发动机、电动机、蓄电池三者之间的良好匹配和优化控制,是发展混合动力汽车必须解决且尚未完全解决的技术难题。直接建立在物理样机上的混合动力驱动系统开发需要花费很大的精力。因此,进行混合动力驱动系统的理论建模、虚拟仿真与分析是一项十分重要的产品前期开发工作。本文以ISG轻度并联混合动力汽车为研究对象,分别基于台架试验和虚拟仪器设备,以虚拟仪器软件Lab VIEW为平台搭建系统模型,对其驱动系统进行研究,具体工作如下：(1)介绍了国内外混合动力研究现状,分析了以ISG混合动力汽车作为研究对象的原因和意义。(2)分析了混合动力汽车的结构特点、控制策略及其关键技术。介绍了国内外常用的混合动力汽车仿真软件和虚拟仪器及其仿真软件Lab VIEW,并分析了选择该软件研究混合动力汽车驱动系统的优势。(3)通过对混合动力汽车结构和控制策略的分析,对ISG混合动力汽车驱动系统的主要部件发动机、电机及蓄电池进行了选型,并从汽车的动力性、经济性及成本方面综合考虑对主要部件的参数进行了设计。(4)最后分别以实验室台架试验和基于虚拟仪器的数据采集系统DAQ(Data Acquisition System)为基础获取相关的数据和信号,然后在LabVIEW软件平台上编写程序搭建发动机、ISG电机及蓄电池的模型,并对结果进行对比分析,验证了所建模型及参数设计的合理性。通过合理的选型与参数设计,可以实现混合动力汽车发动机、电动机、蓄电池三者之间的良好匹配和优化控制,提高HEV系统的动力性和经济性,满足具有实际开发意义的低排放、低油耗汽车的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外混合动力研究现状
• 1.3 ISG及其相关技术发展状况
• 1.4 研究目的和意义
• 1.5 研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 混合动力汽车及其关键技术
• 2.1 混合动力汽车及节油原理
• 2.2 HEV结构及分类
• 2.2.1 串联式混合动力汽车
• 2.2.2 并联式混合动力汽车
• 2.2.3 混联式混合动力汽车
• 2.3 混合动力电机驱动系统
• 2.4 蓄电池
• 2.4.1 铅酸电池
• 2.4.2 镍镉电池
• 2.4.3 镍氢电池
• 2.4.4 镍锌电池
• 2.4.5 锂电池
• 2.4.6 锌空气电池
• 2.5 混合动力电动汽车仿真技术
• 2.5.1 常用仿真软件及其特点
• 2.5.2 虚拟仪器
• 2.5.3 虚拟仪器的软件平台——LabVIEW
• 2.5.4 数据采集系统
• 2.6 本章小结
• 第三章 混合动力汽车驱动系统参数设计
• 3.1 整车参数及性能要求
• 3.1.1 整车参数及动力性能要求
• 3.1.2 ISG型混合动力汽车工作模式
• 3.2 动力部件选型
• 3.2.1 发动机的选型
• 3.2.2 ISG电机的选型
• 3.2.3 蓄电池的选型
• 3.3 ISG混合动力驱动系统主要部件功率参数
• 3.3.1 发动机的参数
• 3.3.2 ISG电动机的参数
• 3.3.3 蓄电池的参数
• 第四章 ISG混合动力汽车驱动系统模型
• 4.1 发动机模型
• 4.1.1 建立在台架试验基础上的模型
• 4.1.2 建立在虚拟仪器基础上的模型
• 4.2 电机的建模
• 4.3 蓄电池的建模
• 4.4 驱动系统动力匹配分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 附录1:攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢