LPG燃气混合动力电动汽车动力网络控制技术研究

论文摘要

当前,由于能源紧缺和环境污染问题严峻,社会对环保节能汽车需求越来越大。LPG燃气混合动力电动汽车以低碳、清洁且热值高的液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,LPG)为燃料,合理配置内燃机和电动机双动力系统以降低油耗和排放。对于双动力源的控制,若采用传统点对点连接方式,不仅增加了线束数量和体积,增加整车质量和成本,且数据不能共享,同时使得维护困难,降低了系统可靠性和整车动力性能,采用CAN网络控制能克服点对点连接方式的不足。然而由于当前LPG燃气混合动力电动汽车动力网络控制系统存在定常性和确定性丧失的问题,导致汽车动力性、经济性和排放性能下降。为此,论文对LPG燃气混合动力电动汽车动力网络控制技术展开研究。论文根据LPG燃气混合动力电动汽车工作原理和网络控制原理,研究LPG燃气混合动力电动汽车的网络控制原理,分析网络控制系统定常性和确定性产生的原因及其影响因素,提出最小二乘递推时延补偿方法。以某LPG燃气混合动力电动汽车为对象,设计LPG燃气混合动力电动汽车CAN网络控制系统,建立LPG燃气混合动力电动汽车电动机、发动机和电池数学模型,根据动力系统结构特点设计动力控制系统CAN网络构架,建立动力系统中LPG发动机、ISG电机和电池组数学模型,在此基础上,利用TrueTime工具箱、AVL Cruise、GTpower和Simulink的联合仿真,分别对LPG发动机径直型动力CAN网络控制系统和电机径直型动力CAN网络控制系统进行仿真分析,以此来验证网络时延对LPG发动机和电机性能的影响;并对分层型LPG燃气混合动力电动汽车动力CAN网络控制系统进行仿真,以此来验证时延补偿方法对动力CAN网络控制系统改善效果。最后,为了验证网络控制方法的可行性,验证基于CAN的LPG燃气混合动力电动汽车动力经济性能和排放性能的控制效果,搭建了LPG燃气混合动力电动汽车CAN网络控制硬件在环实验系统,并对系统进行硬件在环实验。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究意义
• 1.3 LPG 燃气混合动力电动汽车CAN 网络国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 研究的主要内容
• 第二章 LPG 燃气混合动力电动汽车动力网络控制原理
• 2.1 LPGHEV 动力CAN 网络控制原理
• 2.1.1 网络控制系统简介
• 2.1.2 LPGHEV 动力CAN 网络控制系统分析
• 2.1.3 CAN 网络通信协议
• 2.2 LPGHEV 动力CAN 网络控制系统分析
• 2.2.1 LPGHEV 动力CAN 网络控制系统时延分析
• 2.2.2 LPGHEV 动力CAN 网络控制系统节点驱动方式
• 2.2.3 CAN 网络时延对LPGHEV 动力控制系统的影响
• 2.2.4 解决网络诱导时延问题关键
• 2.3 CAN 网络时延补偿控制研究
• 2.3.1 时延预测输出修正补偿方法
• 2.3.2 时延预测输出修正补偿算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 LPG 燃气混合动力电动汽车动力网络控制系统设计
• 3.1 LPGHEV 动力CAN 网络控制系统构架及控制策略
• 3.1.1 LPGHEV 动力CAN 网络控制系统结构
• 3.1.2 LPG 燃气混合动力电动汽车控制策略
• 3.2 LPG 燃气混合动力电动汽车动力系统设计
• 3.2.1 车辆运行工况
• 3.2.2 发动机选型
• 3.2.3 ISG 电机选型
• 3.2.4 电池组选型
• 3.2.5 变速机构设计
• 3.3 LPG 燃气混合动力电动汽车动力控制系统数学模型
• 3.3.1 LPG 发动机数学模型
• 3.3.2 ISG 电机数学模型
• 3.3.3 电池组模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 LPG 燃气混合动力电动汽车动力网络控制系统仿真分析
• 4.1 仿真软件介绍
• 4.1.1 TrueTime 工具箱
• 4.1.2 Cruise 软件
• 4.1.3 GTpower 软件
• 4.2 LPG 发动机CAN 网络控制子系统Truetime 仿真分析
• 4.2.1 仿真模型建立与节点参数设置
• 4.2.2 仿真分析
• 4.3 电机CAN 网络控制子系统Truetime 仿真分析
• 4.3.1 仿真模型建立与节点参数设置
• 4.3.2 仿真分析
• 4.4 LPGHEV 动力CAN 网络控制系统仿真
• 4.4.1 仿真模型建立与节点参数设置
• 4.4.2 仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 LPG 燃气混合动力电动汽车网络控制系统硬件在环实验与分析
• 5.1 LPG 燃气混合动力电动汽车CAN 网络控制硬件在环实验原理
• 5.1.1 LPG 燃气混合动力电动汽车硬件在环实验系统
• 5.1.2 实验原理与步骤
• 5.2 NI 信号采集系统介绍
• 5.3 LPG 燃气混合动力电动汽车CAN 网络控制系统硬件在环实验及结果分析
• 5.4 本章小结
• 全文总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件