混合动力电动汽车动力合成与切换装置工作特性的研究

论文摘要

混合动力汽车有至少两个动力源,一般混合动力电动汽车有一个发动机和一个电动机来提供动力。动力合成与切换装置是用在混合动力电动汽车上以将来自不同动力源的能量进行整合与分配的机械装置。动力合成与切换装置作为整车传动系统中重要的一环,它的性能直接影响到了车辆运行的状况和整车性能。本文研究的动力合成与切换装置的核心是一套行星齿轮系统,它能实现不同输入转速和动力的合成,有可靠的能量分流,能量流方向的变更而且结构紧凑,方便控制,而且有效,可靠,它与传统的动力传动技术紧密结合,能支持多种工作模式。本文以混合动力电动汽车动力合成与切换装置为主要研究对象,研究了运动学、动力学特性,分不同工作模式进行了动态仿真分析,并进行了混合动力电动汽车仿真,对其选择控制策略及混合动力电动汽车其它部件的选型,为后续该动力合成与切换装置的进一步研究提供一定参考和依据,同时为该类结构工作特性的研究提供参考和思路。本文研究的并联式混合动力汽车用动力合成与切换装置的核心是一套行星齿轮系统。因此首先介绍了行星齿轮传动,并从行星齿轮传动特点出发分析了动力合成与切换装置的传动参数及转速输出特性。介绍了齿轮系统的动力学研究方法和目标及行星轮系动力学研究的概况。结合动力合成与切换装置结构特点采用建立等效力学模型的方法,分不同工作模式对动力合成与切换装置进行了动力学分析,得出了不同模式下系统的固有特性和动态响应。在SolidWorks中建立了动力合成与切换装置的三维模型,运用虚拟样机技术进行仿真分析,选用ADAMS软件作为虚拟样机分析软件。对不同的工作模式进行了输入输出转速分析,及齿轮动态性能分析。最后,根据动力合成与切换装置的设计指标,给出了混合动力电动汽车主要动力部件的选型及运行的控制策略,在ADVISOR2002中建立了混合动力驱动模型并在该平台下进行仿真分析,仿真结果表明满足PHEV的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 混合动力汽车概况
• 1.2.1 国外混合动力汽车发展概况
• 1.2.2 国内混合动力汽车发展概况
• 1.2.3 混合动力汽车研究现状及关键问题
• 1.3 动力合成与切换装置的研究
• 1.3.1 动力合成与切换装置概述
• 1.3.2 国外研究现状
• 1.3.3 国内研究现状
• 1.4 本课题研究的内容
• 1.4.1 行星齿轮传动介绍
• 1.4.2 本文研究的主要内容
• 第2章 动力合成与切换装置及相关理论
• 2.1 动力合成与切换装置的结构
• 2.1.1 HEV用行星齿轮传动结构特点
• 2.1.2 动力合成与切换装置结构特点
• 2.2 传动参数分析
• 2.2.1 传动比分析
• 2.2.2 转矩分析
• 2.2.3 功率分析
• 2.2.4 传动效率分析
• 2.3 转速关系
• 2.4 本章小结
• 第3章 动力学分析
• 3.1 动力学研究概况
• 3.1.1 齿轮动力学研究内容
• 3.1.2 动力学研究的模型建立
• 3.1.3 求解方法
• 3.1.4 行星齿轮系统动力学研究
• 3.2 分析模型的建立
• 3.3 参数确定
• 3.3.1 转动惯量
• 3.3.2 等效刚度
• 3.3.3 等效转矩
• 3.4 固有特性分析
• 3.5 动态性能分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 ADAMS仿真分析
• 4.1 ADAMS简介
• 4.2 模型的建立与装配
• 4.3 运动学仿真及分析
• 4.4 动力学仿真
• 4.5 本章小结
• 第5章 混合动力车辆仿真
• 5.1 前言
• 5.2 仿真软件ADVISOR
• 5.3 控制策略
• 5.3.1 工作模式
• 5.3.2 控制策略
• 5.4 动力参数选择
• 5.4.1 发动机参数
• 5.4.2 电机参数
• 5.4.3 电池参数
• 5.5 仿真分析
• 5.5.1 创建数据文件
• 5.5.2 仿真模型
• 5.5.3 仿真结果及分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 全文总结
• 参考文献
• 致谢