混合动力电动客车的研究

论文摘要

20世纪90年代以来,能源和环境对人类生活和社会发展影响越来越大,要求尽快改善人类生存环境的呼声日益高涨,为此,各种电动汽车脱颖而出,但由于蓄电池的能量密度与汽油相差极大,远未达到所要求的数值,从而导致每次充电行驶里程不够,在这种情况下混合动力汽车登上了历史舞台,专家们估计,短时间内燃料电池技术难有重大突破,电动汽车暂时还无法完全取代燃油发动机汽车,这种情况下,一种两全其美的方案应运而生,即开发所谓混合动力装置的汽车,这种汽车就是将发动机和电动机在一辆汽车上做驱动力,这种混合动力装置既发挥了燃料发动机持续工作时间长、动力性好的优点,又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处,二者“并肩战斗”,取长补短。现阶段,随着汽车工业的日益发展,日渐恶劣的环境和地球可开发的石油的匮乏严重制约汽车工业的发展,为此我们需要的混合动力汽车应具有整车系统结构的合理优化和最佳的控制策略,这样可以保证其动力驱动各部件运行在高效区域,另外我们可以通过回收制动能量来降低油耗和改善尾气排放性能。城市公共客车具有固定道路行驶,固定时间运行,相对稳定的行车特性,是混合动力系统发挥其优势的最佳平台,甚至可以根据具体情况制定“一线一车”的整车控制策略,使整车油耗和排放达到最优。种种迹象表明,我国混合动力汽车实现大批量产业化的突破口在于混合公交客车。本文对并联混合动力公交车的研究是在典型的城市公交循环下进行的,而在典型城市公交工况时,公交车的车速较低、怠速时间长、制动频繁、功率需求波动范围大,在这种工况下,根据现有的传统公交车的基础上提出一种并联式混合动力动力系统设计方案和整车方案设计,并在此基础上对动力系统各部件进行动力匹配计算,从而对各部件进行选型,然后对整个动力系统和整车进行布置,提出一种较好的控制策略并进行整个动力系统的优化仿真和各部件选型。结合驱动系统动力总成的计算,对传动系的各部件(离合器、变速器)进行选型,还对整车的动力驱动系进行简单的布置,文章的最后,对并联式混合动力汽车的整车控制策略进行粗略的概括和分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 混合动力的开发背景
• 1.2 混合动力公共汽车的优点
• 1.2.1 减少排放,保护环境
• 1.2.2 燃油经济性提高
• 1.2.3 可回收能量
• 1.3 混合动力公共汽车的缺点
• 1.4 国外发展现状
• 1.5 国内发展现状
• 1.6 混合动力要解决的问题
• 1.7 研究状况
• 1.7.1 混合动力单元技术
• 1.7.2 能量存储技术
• 1.7.3 汽车集成电子模块
• 1.7.4 电力驱动系统和汽车附件
• 1.8 课题研究内容
• 第2章 混合动力客车驱动方式的分类以及工作原理
• 2.1 混合动力汽车概述
• 2.2 混合动力汽车的定义
• 2.3 混合动力汽车的分类
• 2.3.1 串联式混合动力汽车
• 2.3.2 并联式混合动力汽车
• 2.3.3 混联式混合动力汽车
• 2.4 三种混合动力的比较
• 2.4.1 三种混合动力驱动系统的分析比较
• 2.4.2 混合动力驱动系统的结构选型
• 第3章 并联混合动力城市公交车的动力系统设计
• 3.1 城市公交工况分析
• 3.1.1 城市道路的工况特点
• 3.1.2 城市公交行驶特点
• 3.2 动力匹配计算
• 3.2.1 整车参数
• 3.2.2 发动机参数的确定和选型
• 3.2.3 电机参数及选型的确定
• 3.2.4 电池参数的确定
• 3.2.5 主减速器速比i0的选择
• 3.2.6 变速器速比的选择
• 3.3 本章小结
• 第4章 并联式混合动力客车传动系各部件的结构设计和布置
• 4.1 变速器的选型
• 4.2 离合器的选型
• 4.3 整车布置
• 第5章 整车控制策略
• 5.1 整车控制策略研究的意义
• 5.2 动力总成的控制策略
• 5.2.1 以车速为主要参数的控制策略
• 5.2.2 以车辆所需功率为主要参数的控制策略
• 5.2.3 以混合度为目标的控制策略
• 5.2.4 以驱动效率为目标的控制策略
• 5.2.5 基于转矩的控制策略
• 5.2.6 基于这几种控制策略的总结分析
• 5.3 整车能量管理系统控制策略
• 5.3.1 模式切换策略
• 5.3.2 功率分配策略
• 5.4 辅助能源管理系统
• 5.4.1 蓄电池
• 5.4.2 燃料电池
• 5.4.3 超级电容
• 5.4.4 超高速飞轮
• 5.5 整车控制的考虑因素
• 5.5.1 系统参数匹配
• 5.5.2 混合动力系统集成技术
• 5.5.3 仿真
• 5.5.4 台架试验
• 第6章 全文总结与研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间科研成果