Plug-in并联混合动力轿车动力性能仿真及试验结果分析

论文摘要

本文以天津清源电动车辆责任有限公司承担的国家863项目“哈飞赛豹可外接充电式（Plug-in）混合动力轿车设计开发”为依托,开展对开发车型的动力性、燃油经济性等方面的仿真研究。本文首先通过对多种新能源汽车优缺点的比较,得出可外接充电式混合动力汽车不仅能解决传统混合动力汽车仍然消耗大量化石燃料的问题,而且也能解决纯电动汽车续驶里程短等问题,被认为是向最终的清洁能源汽车过渡的最佳方案。然后在现有方案的基础上,进一步对动力系统各关键部件进行了选型研究,并根据863的目标要求对主要部件的重要参数进行了精确计算,提出了动力系统整体匹配方案。接着针对动力系统中各主要部件提出了各自的建模方法,并建立了基于Matlab/Simulink的可运行在ADVISOR2002仿真平台上的仿真模型。在仿真过程中,着重解决了发动机、电机、动力电池等特征参数输入和各项仿真设置问题,从而提高了仿真精度。为了更准确的模拟整车实际运行情况,本文将整车运行工况分为启动、驱动、加速爬坡、减速制动、纯电动等不同的行驶工况,并在此基础上提出了完整的整车控制策略。从样车的仿真结果可以看出,整车的动力性能和燃油经济性等与设计目标基本符合,发动机、电机工作状态良好,在满足动力性和燃油经济性的基础上,基本能工作在最佳效率区域。通过样车控制策略,可以实现合理的功率分配和发动机、电机的起停,制动能量回馈,并能保证SOC始终维持在最佳区域内。电池容量的选择能满足续驶里程的要求。本文的研究工作具有一定的系统性,通过实车试验和仿真结果的对比,证明了本文的建模仿真方法行之有效,目前所建立的模型已经成为清源电动车辆责任有限公司的技术储备,做为后续优化设计的有利依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统汽车工业面临的挑战
• 1.3 应对挑战的新对策
• 1.4 国内外混合动力汽车的发展概况
• 1.4.1 国外混合动力汽车最新发展概况
• 1.4.2 国内混合动力汽车最新发展概况
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 混合动力系统的原理和选型分析
• 2.1 混合动力汽车概念
• 2.2 混合动力汽车的分类及各自的特点
• 2.2.1 从系统能量流和功率流的配置结构关系分类
• 2.2.2 从使用动力电池-电机与内燃机的搭配比例分类
• 2.3 混合动力电动汽车发展趋势分析
• 2.4 典型Plug-in HEV的整车动力系统结构分析
• 2.4.1 串联型Plug-in HEV
• 2.4.2 并联型Plug-in HEV
• 2.4.3 混联型Plug-in HEV
• 2.5 混合动力系统结构选型依据
• 2.6 本章小结
• 第三章 动力系统部件选型和参数设计
• 3.1 混合动力轿车整车方案确定
• 3.2 超越离合器（单向离合器）动力分配机构
• 3.2.1 超越离合器工作原理
• 3.2.2 超越离合器在所有工况下的作用状态
• 3.3 动力总成主要部件选型及参数设计
• 3.3.1 整车参数及动力性指标
• 3.3.2 电机选型及参数设计
• 3.3.3 发动机选型及参数设计
• 3.3.4 车用动力电池组选型及参数设计
• 3.3.5 变速器速比选择
• 3.4 本章小结
• 第四章 混合动力系统的仿真模型研究
• 4.1 引言
• 4.2 仿真软件ADVISOR介绍
• 4.2.1 ADVISOR的主要功能和特点
• 4.3 PHEV动力系统模型
• 4.3.1 发动机模型
• 4.3.2 永磁同步电机模型
• 4.3.3 动力电池模型
• 4.4 并联式混合动力系统控制策略模型
• 4.4.1 并联混合动力系统的运行模式及运行要求
• 4.4.2 样车控制策略
• 4.4.3 样车控制策略参数
• 4.5 整车模型及其它子系统
• 4.5.1 汽车车身模块
• 4.5.2 车轮模块
• 4.5.3 离合器模块
• 4.5.4 主减速器模块
• 4.5.5 变速器模块
• 4.6 本章小结
• 第五章 动力系统模型仿真设置及仿真结果分析
• 5.1 动力系统模型调用及仿真任务设置
• 5.2 仿真任务设置
• 5.2.1 测试循环工况的选择
• 5.2.2 性能测试选项设置
• 5.3 整车性能仿真结果及分析
• 5.3.1 动力性仿真结果及分析
• 5.3.2 循环工况下燃油经济性仿真结果及分析
• 5.3.3 动力电池SOC的变化
• 5.3.4 功率扭矩分配特性分析
• 5.3.5 发动机与驱动电机工作点分析
• 5.3.6 纯电动状态下续驶里程仿真及分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 性能样车试验
• 6.1 性能样车试验前技术参数
• 6.2 试验结果及其分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 全文总结与建议
• 7.1 全文总结
• 7.2 进一步的建议
• 参考文献
• 致谢
• 附录