CVT混合动力汽车再生制动系统的研究与仿真

论文摘要

混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle,HEV）技术是当前解决能源短缺和环境污染问题切实可行的技术之一。再生制动作为混合动力汽车的关键技术之一,其目的是对车辆制动或减速时的机械能进行回收再利用。本文以长丰CFA6470E搭载CVT（Continuously Variable Transmission）的混合动力汽车为研究对象,对其再生制动系统进行了深入的理论分析和仿真研究。论文阐述了研究混合动力汽车再生制动系统的现实意义,以及我国在这一领域与国外的差距,并对本文所研究的CVT混合动力汽车的基本架构和动力总成的工作原理进行了分析。从能量回馈的原理、再生-摩擦制动系统的结构、控制理论、影响因素等几个方面入手,对制动系统进行了全面、详细、深入的剖析,为控制策略的制定提供了丰富的现实基础。以车辆动力学理论为基础,对混合动力汽车的制动过程进行了分析。参照传统汽车的制动力分配方法,阐述了基于理想制动力分配曲线的和基于比例的两种不同的混合动力汽车制动力分配控制策略,并对CVT的控制提出了要求,在进行分析与比较后采用了易于实现的后者。以能量传递为主线,在Matlab/Simulink仿真环境下,建立了混合动力汽车再生制动系统的仿真模型,包括车轮、变速器等动力传动系统的数学模型、发动机以及电机的数值模型和电池的开路电压-内阻模型。随后,对选定的贴近实际的典型城市循环工况进行了统计性分析,并对制动工况进行了理论计算。为评价混合动力汽车再生制动系统能量回收的效能,以分析制动能量流动状况为基础,将制动能量回收率作为评价指标,并进行了仿真。在将得到的一系列仿真数据和曲线进行分析后,可以得出结论,采用本文所论述的基于比例的制动力分配控制策略整车能够以较高的效率回收制动能量,由此可为实车综合控制策略的制定提供参考,并可以对将来的台架以及实车试验给予一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究背景
• 1.1.1 国内外混合动力汽车研究现状
• 1.1.2 混合动力汽车的分类
• 1.1.3 混合动力系统与CVT 融合的技术优势
• 1.2 混合动力汽车再生制动系统的研究意义与现状
• 1.2.1 再生制动系统的研究意义
• 1.2.2 国内外在再生制动领域的研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容和创新点
• 1.3.1 主要研究内容
• 1.3.2 创新点
• 1.4 本章小结
• 第2章 CVT 混合动力汽车制动系统的结构和工作原理
• 2.1 CFA6470E 混合动力汽车系统结构
• 2.1.1 混合动力汽车的总体构成
• 2.1.2 混合动力系统的工作和驱动模式切换
• 2.2 CVT 混合动力汽车再生-摩擦制动系统
• 2.2.1 再生-摩擦制动系统的构成
• 2.2.2 能量回馈的基本原理
• 2.2.3 再生-摩擦制动系统的工作原理
• 2.2.4 再生制动的影响因素
• 2.3 本章小结
• 第3章 CVT 混合动力汽车再生制动控制策略研究
• 3.1 汽车行驶和制动过程的动力学分析
• 3.1.1 汽车行驶的动力学基础
• 3.1.2 汽车制动动力学
• 3.1.3 传统汽车轴间制动力分配
• 3.1.4 混合动力汽车的制动力
• 3.2 CVT 混合动力汽车的制动控制策略
• 3.2.1 基于理想制动力分配曲线的制动能量回收控制策略
• 3.2.2 基于比例的制动能量回收控制策略
• 3.3 再生制动过程中CVT 的控制策略
• 3.4 本章小结
• 第4章 混合动力汽车再生制动系统仿真模型的建立
• 4.1 整车模型
• 4.2 车轮模型
• 4.3 主减速器模型
• 4.4 CVT 模型
• 4.5 发动机模型
• 4.5.1 发动机的稳态转矩特性
• 4.5.2 非稳态工况下发动机性能的修正
• 4.5.3 发动机的万有特性
• 4.6 电机模型
• 4.6.1 前轮电机模型
• 4.6.2 后轮电机模型
• 4.7 电池模型
• 4.8 本章小结
• 第5章 混合动力汽车再生制动系统的仿真与分析
• 5.1 混合动力汽车再生制动仿真工况的选择与分析
• 5.2 再生制动系统仿真的评价指标
• 5.3 混合动力汽车再生制动系统仿真模型运行参数
• 5.4 混合动力汽车再生制动系统在选定工况下的仿真及分析
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 一、结论
• 二、研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录