混合动力汽车驱动系统控制策略的研究

论文摘要

随着资源日益匮乏、环境污染越来越严重、汽车保有量的持续增加以及人们对环保的重视,特别是石油价格的走高,混合动力汽车已成为现有技术条件下发展环保节能车辆的首选,并且已经大规模商品化,但是混合动力汽车的核心技术,特别是驱动系统的控制策略还有待深入研究。根据驱动系统的配置和组合方式不同,可将混合动力汽车分为串联式、并联式和混联式3种结构形式。不同的结构形式具备不同的特性,相应的控制策略也有所不同,适合的道路工况也有所区别,因此可以依据实际情况,选用适合的结构形式和控制策略以实现较好的燃油经济性与排放性能,进而满足相关法规对车辆性能的要求。控制策略可依照驾驶员的意志与行驶工况,将各部件之间的能量流动进行协调与合理分配,降低油耗与排放。控制策略不但要实现最佳的燃油经济性、降低排放和不降低整车性能等目标,而且还要兼顾各部件的可靠性、蓄电池寿命和整体成本等重要因素。本文首先介绍了混合动力汽车研究现状和应用各种策略的实际车型,然后分析了各种结构模式的混合动力汽车的工作模式、能量流动以及特性,接着介绍了控制策略的研究现状,结合实例论述各种控制策略的优缺点。对电动汽车仿真软件ADVISOR作了简要的介绍,说明了其工作原理、各种界面、各部件模型的参数输入和修改以及软件的设置和使用方法,利用电动汽车仿真软件ADVISOR中的原有整车模型,修改相应的模块和参数后对并联式混合动力汽车的基线控制策略、实时控制策略和模糊控制策略进行了仿真和分析,结合实例丰田PRIUS对混联式混合驱动系统控制策略进行了仿真和分析。最后,分析了发动机的频繁开启和关闭对混合动力汽车的影响,说明了造成产生这些影响的原因以及这些影响对车辆性能的损害情况,并提出了针对这些影响的发动机优化控制策略。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 前言
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 混合动力汽车综述
• 1.2.1 混合动力汽车的优点
• 1.2.2 混合动力汽车的缺点
• 1.2.3 混合动力汽车的结构形式
• 1.3 混合动力汽车研究与发展现状
• 1.3.1 国外的研究和发展状况
• 1.3.2 国内研究和发展情况
• 1.4 我国发展混合动力汽车的机遇和挑战
• 1.5 本章小结
• 第2章 混合动力汽车的工作模式及原理
• 2.1 串联式混合动力汽车的工作模式及原理
• 2.2 并联式混合动力汽车的工作模式及原理
• 2.3 混联式混合动力汽车的工作模式及原理
• 2.4 本章小结
• 第3章 混合驱动系统控制策略的研究状况
• 3.1 串联式混合驱动系统控制策略的研究状况
• 3.2 并联式混合驱动系统控制策略的研究状况
• 3.3 混联式混合驱动系统控制策略的研究状况
• 3.4 本章小结
• 第4章 电动汽车仿真软件ADVISOR介绍
• 4.1 ADVIOR的界面简介
• 4.1.1 车辆参数输入界面
• 4.1.2 仿真设置界面
• 4.1.3 仿真结果界面
• 4.2 ADVISOR的基础功能介绍
• 4.3 ADVISOR的文件构成
• 4.4 ADVISOR中并联式驱动系统的模块分析
• 4.4.1 车辆整车模块分析
• 4.4.2 发动机模块
• 4.4.3 控制器和电机模块
• 4.4.4 能量存储系统模块
• 4.4.5 转矩耦合器模块
• 4.5 本章小结
• 第5章 混合动力汽车驱动系统控制策略分析
• 5.1 并联式混合动力车控制策略的比较分析
• 5.1.1 基线控制策略
• 5.1.2 实时控制策略
• 5.1.3 模糊控制策略
• 5.1.4 仿真结果比较
• 5.1.5 基本性能比较
• 5.1.6 排放性能比较
• 5.1.7 基线控制策略与实时控制策略结果比较
• 5.1.8 模糊控制与基线控制策略结果比较
• 5.1.9 运算时间比较
• 5.2 混联式混合驱动系统控制策略分析
• 5.2.1 丰田PRIU混合驱动系统
• 5.2.2 丰田PRIUS控制策略仿真分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 混合动力汽车发动机控制策略优化研究
• 6.1 发动机频繁开启/关闭对混合动力汽车的影响
• 6.1.1 发动机频繁开启/关闭的工作特性
• 6.1.2 开启/关闭时排放特性
• 6.1.3 对燃油经济性的综合评价的影响
• 6.1.4 对排放的影响
• 6.1.5 对操纵稳定性的影响
• 6.1.6 对汽车平顺性的影响
• 6.2 优化混合动力模式下的发动机效率
• 6.3 本章小结
• 第7章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 展望
• 参考文献
• 附录:攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢