并联式液压混合动力车辆前向建模与仿真

论文摘要

环境污染与能源危机是当今人类面临的重大问题，开发节能、环保型汽车刻不容缓。混合动力汽车是目前最具有产业化前景的节能环保车型。液压混合动力车辆作为混合动力车辆的分支，具有功率密度大，全充、全放能力强，短时间内能量储存和释放快等优点，其发展前景最为广阔。本文在查阅大量国内外有关文献的基础上，以基于机械式自动变速器的并联式液压混合动力车辆作为研究对象，建立其前向仿真模型，对液压混合动力车辆的能量利用策略作了深入的研究。阐述了液压混合动力车辆的工作原理，分析比较了车辆的前、后向仿真结构，根据本课题所完成的任务，建立了整车的前向仿真模型。对前向模型中区别于后向模型中的最主要模块——驾驶员模型做了深入研究，明确了驾驶员模型在前向仿真结构中的作用。针对实际车速和期望车速之间的偏差这一问题，分别采用PID控制器和模糊逻辑控制器进行修正。仿真结果表明，采用模糊逻辑驾驶员模型的控制效果要比采用PID控制驾驶员模型的获得更好的车速跟踪效果。根据传动系中离合器和变速器非线性环节，在MATLAB/Simulink平台下建立AMT变速器和自动离合器的传动系模型，对离合器的动态滑磨过程进行了深入的分析，建立了离合器的工作状态模块和控制模式判断模块。还建立了混合动力系统的其它模型，如车轮模型、发动机模型、液压蓄能器模型和液压泵/马达模型等。在分析了整车能量利用策略的基础上，采用主动充压泵来调整发动机负荷率，使发动机尽可能工作在高效区。研究了并联式液压混合动力车辆的逻辑门限控制策略、模糊逻辑控制策略及各自的设计方法，并对这两种控制器的控制效果进行了仿真比较。仿真结果表明，基于模糊逻辑的控制策略更能合理的分配发动机和液压泵/马达的输出转矩，发动机的工作点相对集中在最佳燃油经济区附近。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 液压混合动力系统特点及配置方式
• 1.2.1 液压混合动力系统的特点
• 1.2.2 液压蓄能器的优势
• 1.2.3 对比于传统内燃机汽车的优势
• 1.2.4 对比于油电混合动力汽车的优势
• 1.2.5 液压混合动力车辆的配置方式
• 1.3 液压混合动力技术的研究概况
• 1.3.1 国外液压混合动力技术研究概况
• 1.3.2 国内液压混合动力技术研究概况
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 混合动力车辆建模方法及驾驶员模型仿真
• 2.1 液压混合动力车辆建模方法
• 2.2 液压混合动力车辆前向仿真模型
• 2.3 前向仿真中驾驶员模型建模与仿真
• 2.3.1 驾驶员模型综述
• 2.3.2 车轮阻力矩模块
• 2.3.3 车速转矩偏差修正模块
• 2.3.4 驾驶员模型仿真的结果及分析
• 2.4 本章小结
• 第3章 AMT 系统离合器和变速器建模
• 3.1 离合器的正向仿真模型
• 3.1.1 离合器模型的输入输出
• 3.1.2 离合器动态过程分析
• 3.1.3 离合器的模型分析
• 3.1.4 离合器的SIMULINK 模型
• 3.1.5 离合器模型中三种状态的判断
• 3.1.6 离合器的控制模式
• 3.2 AMT 变速器的正向仿真模型
• 3.2.1 变速器模型的输入输出
• 3.2.2 AMT 模型的子模块计算过程
• 3.2.3 AMT 变速器的SIMULINK 模型
• 3.3 液压混合动力车辆的其它仿真模型
• 3.3.1 车辆模型
• 3.3.2 车轮模型
• 3.3.3 主减速器模型
• 3.3.4 发动机模型
• 3.3.5 液压泵/马达模型
• 3.3.6 液压蓄能器模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 液压混合动力车辆能量利用策略
• 4.1 引言
• 4.2 能量利用策略基本原理
• 4.3 液压混合动力车辆工作模式分析
• 4.4 逻辑门限能量利用策略设计
• 4.4.1 逻辑门限参数的选择
• 4.4.2 工作模式确定方法
• 4.4.3 仿真结果及分析
• 4.5 模糊控制能量利用策略设计
• 4.5.1 模糊控制器结构
• 4.5.2 输入输出设计
• 4.5.3 模糊控制规则设计
• 4.5.4 模糊推理及去模糊化
• 4.5.5 仿真结果及分析
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢