混合动力汽车正向仿真系统的开发与应用

论文摘要

随着汽车数量的增加,其所带来有关能源和环境方面的问题越来越严重。相较于传统汽车,混合动力汽车在燃油经济型和排放方面有较大的优势。因此,HEV在未来有很好的发展前景。本文以某国内企业利用现有车型（JU-1）开发混合动力轿车（JU-1A）的国家“863”项目为依托,就其正向模型的建立和正向仿真试验台实现进行了研究。本文针对课题项目的混合动力汽车建立了正向仿真模型。对于正向模型,驾驶员模型是必不可少的,本文建立了基于加速度反馈的纵向驾驶员模型,驾驶员模型能够很好的实现速度跟随；我们对发动机、电机模型进行了简化,模型只对其转矩、转速的输入输出进行了研究,忽略了其内部的工作过程；对于传动系的建模,我们把重点放在了换挡工作情况转速的分析；对于电池建模,我们重点分析了电池的SOC值的估计,对与电流变化比较剧烈的混合动力汽车电池SOC的估计,我们采用了卡尔曼滤波法。模型能比较好的实现我们的研究重点。对与整车的控制策略,本文采用了逻辑门限值控制算法。根据当前工况速度跟随情况,驾驶员通过调节踏板开度,发出功率需求,根据蓄电池荷电状态SOC值、发动机和电机工作状态以及发动机、电机外特性来确定发动机、电机的工作状态和输出转矩。另外,对切断怠速、制动能量回收、SOC值维持、离合器、换挡控制进行了分析。本文对混合动力汽车提出的控制策略进行仿真分析,设置了比较合理门限值,仿真结果表明混合动力汽车能够很好的降低燃油消耗量。从而验证了混合动力车对提高燃油经济性的有效性。对油门踏板不同策略的仿真分析证明了合理的策略对人车系统控制有较大的意义。本文就硬件在环试验台系统的结构和工作原理做了介绍。对于汽车控制技术开发了硬件在环试验台,实现了真实驾驶员信号的输入。可以选择不同的驾驶员和循环工况进行仿真实验,从而缩短了汽车控制技术的开发周期。对不同油门踏板策略进行实验研究分析,通过各个驾驶员的主观评价进行分析,为油门踏板策略选择提供了依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 混合动力汽车概论
• 1.1.1 混合动力汽车优缺点
• 1.1.2 混合动力汽车分类
• 1.1.3 混合动力汽车国内外发展现状
• 1.2 混合动力汽车仿真技术及研究现状
• 1.2.1 逆向仿真模型
• 1.2.2 正向仿真模型
• 1.2.3 仿真软件的国内外现状
• 1.3 混合动力控制策略
• 1.3.1 控制策略概述
• 1.3.2 控制策略分类
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第2章 基于Matlab/Simulink的混合动力汽车正向建模
• 2.1 整车建模思路
• 2.2 驾驶员模型
• 2.3 发动机模型
• 2.4 电机模型
• 2.5 蓄电池模型
• 2.5.1 蓄电池数学模型
• 2.5.2 蓄电池荷电状态估计
• 2.6 离合器模型
• 2.7 变速器模型
• 2.8 车辆速度模型
• 2.9 本章小结
• 第3章 混合动力汽车整车控制策略研究
• 3.1 控制算法选择
• 3.2 整车能量分配控制策略
• 3.2.1 切断怠速
• 3.2.2 加速踏板解析策略
• 3.2.3 维持电池SOC值状态
• 3.2.4 制动能量回收
• 3.2.5 防止纵向冲击
• 3.3 离合器控制
• 3.4 换挡控制
• 3.5 本章小结
• 第4章 基于正向模型的仿真分析
• 4.1 取消怠速后循环工况的仿真结果与分析
• 4.2 不同发动机关断转速循环工况的仿真结果与分析
• 4.3 不同发动机关断转矩循环工况的仿真结果与分析
• 4.4 不同油门解析对汽车性能影响的仿真分析
• 4.5 原型车和混合动力汽车节能比较
• 4.6 本章小结
• 第5章 混合动力汽车正向仿真试验台的实现与实验研究
• 5.1 试验台的整体结构
• 5.1.1 基于xPC Target的实时仿真系统简介
• 5.1.2 仿真试验台的整体结构
• 5.2 试验台硬件环境的实现
• 5.3 试验台软件环境的实现
• 5.3.1 xPC Target实时环境的配置和构建
• 5.3.2 "司机助"软件的开发和作用
• 5.4 实验研究
• 5.4.1 实验方案
• 5.4.2 实验结果及处理
• 5.5 本章总结
• 第6章 全文总结
• 6.1 全文总结
• 6.2 不足和展望
• 参考文献
• 致谢