并联混合动力电动汽车参数匹配与控制策略研究

论文摘要

随着人类文明的不断发展,世界能源消耗量不断增加,随之而来的是环境污染和空气中的CO2不断增加,影响着人类的生存环境。同时,全球汽车保有量也迅速上升。汽车保有量的增加将会导致石油资源过度消耗,加剧环境污染。混合动力汽车具有节能环保的特性,将成为未来汽车的发展方向之一。本文以某汽车研究院混合动力轿车开发项目为基础,根据混合动力汽车的特点,研究了整车技术方案、动力系统参数匹配、整车控制策略优化等相关问题。从使用环境、性能要求、技术条件、成本和使用维修费用、开发性等方面来说,并联混合动力轿车是目前较适合的整车开发方案。根据基于混合度设计的动力总成选型方案,综合运用最优化设计理论和一系列仿真计算,完成HEV动力总成选型与参数匹配。在混合动力轿车各部件的配置确定之后,在详细分析并联混合动力电动汽车系统结构和工作模式的基础上,提出并联混合动力电动汽车整车控制策略,确定能量的流向及其在内燃机、电动机和电池组之间的分配关系。搭建整车仿真模型,通过对多个工况进行性能仿真,对动力总成及控制策略参数不断进行优化,最终确定同时具有较好动力性、燃油经济性并满足排放标准的整车匹配方案。进一步仿真试验表明,针对各部件的工作特性及汽车的运行工况,控制策略实现了能量在发动机、电机、电池之间合理而有效地分配；也能够良好控制电机、发动机的工作模式切换,实现制动能量回收,保证SOC电量平衡,很好地满足了整车设计要求。制动能量回收是混合动力汽车相对于传统内燃机车的巨大节能优势来源之一。本文最后研究了如何协调控制摩擦制动和再生制动之间的分配比例,在保证制动稳定性前提下,尽可能多地回收制动能量,提高整车的能量利用率,并对ADVISOR中再生制动控制策略模块进行二次开发。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 引言
• 1.1.1 未来世界能源消费方向
• 1.1.2 未来汽车的发展趋势
• 1.2 混合动力电动汽车结构及工作原理
• 1.3 国内外混合动力电动汽车研究现状及前景展望
• 1.3.1 国内外研究现状
• 1.3.2 前景展望
• 1.4 本文研究意义及主要研究内容
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 主要研究内容
• 第2章 混合动力电动汽车整车技术方案
• 2.1 混合动力电动汽车的关键技术
• 2.1.1 动力系统参数匹配
• 2.1.2 整车控制系统
• 2.1.3 内燃机技术
• 2.1.4 驱动电机及控制技术
• 2.1.5 动力电池及其管理系统
• 2.1.6 制动能量回收系统
• 2.2 混合动力电动汽车整车技术方案
• 2.2.1 混合动力系统结构选型
• 2.2.2 PHEV工作模式分析
• 2.3 混合动力汽车仿真建模技术
• 2.4 整车仿真模型
• 2.4.1 车辆动力学模型
• 2.4.2 循环工况模型
• 2.4.3 驾驶员模型
• 2.4.4 传动系统模型
• 2.4.5 动力系统模型
• 2.5 本章小结
• 第3章 PHEV动力总成选型及参数匹配
• 3.1 PHEV整车基本参数设计
• 3.2 基于混合度设计的动力系统匹配方案
• 3.2.1 混合度的定义
• 3.2.2 混合度的合理选择
• 3.2.3 混合度优化设计
• 3.3 PHEV动力总成选型
• 3.3.1 发动机选型与参数设计
• 3.3.2 电动机选型与参数确定
• 3.3.3 电池组参数的选择
• 3.3.4 传动系参数的选择
• 3.4 基于Auto-size的动力系统参数优化
• 3.4.1 动力系统参数初始值设定
• 3.4.2 动力系统参数优化
• 3.4.3 车辆参数优化后性能仿真
• 3.5 PHEV整车动力系统匹配结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 PHEV整车控制策略设计
• 4.1 混合动力汽车整车控制策略
• 4.1.1 整车能量控制策略的实现原理
• 4.1.2 PHEV整车控制策略
• 4.2 驱动模式控制策略
• 4.2.1 驾驶员命令解析
• 4.2.2 模式选择
• 4.2.3 转矩分配
• 4.3 动态协调控制
• 4.4 PHEV整车控制策略模块的建立
• 4.4.1 整车控制模块
• 4.4.2 电池SOC估计模块
• 4.4.3 发动机控制模块
• 4.4.4 电机控制模块
• 4.4.5 制动能量回收控制模块
• 4.4.6 整车仿真顶层模块
• 4.5 本章小结
• 第5章 PHEV整车控制策略优化及性能仿真
• 5.1 电动机辅助控制策略及仿真
• 5.1.1 控制思想
• 5.1.2 控制策略优化
• 5.1.3 性能仿真
• 5.2 模糊逻辑控制策略及仿真
• 5.2.1 模糊控制器的设计
• 5.2.2 模糊逻辑控制策略模块的建立
• 5.2.3 模糊控制性能仿真
• 5.3 本章小结
• 第6章 制动力分配及能量回收控制策略研究
• 6.1 ADVISOR制动力分配方案
• 6.2 最佳制动能量回收方案
• 6.3 基于模糊逻辑的制动力分配及能量回收控制策略
• 6.3.1 输入量的模糊化
• 6.3.2 模糊推理
• 6.3.3 输出量的去模糊化
• 6.4 再生制动控制策略性能分析
• 6.5 本章小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间的研究成果