插电式混合动力轿车动力总成参数匹配及控制策略研究

论文摘要

能源短缺、环境污染、气候变暖是全球汽车产业面临的共同挑战,而传统燃油汽车的节能减排技术已不能满足社会可持续发展的需求。发展新能源汽车已经成为各国汽车工业发展的必然选择,以此为出发点,全球正在推动一次汽车动力技术革命。以美国为主掀起的插电式混合动力汽车研发成为近期解决动力电池能量密度低、车辆续驶里程短的问题,达到城市内应用零排放目的的有效技术途径之一。本文以广东省战略性新兴产业专项资金新能源汽车产业项目为依托,进行插电式混合动力轿车的研究。通过分析比较混合动力汽车动力系统的各种结构入手,比较各种结构形式的混合动力系统的优缺点,最终选定四轮驱动并联式结构来设计该插电式混合动力轿车。根据设计要求需达到的性能指标,结合汽车动力学基础理论对插电式混合动力汽车进行了发动机、电动机以及电池等动力部件的选型和参数设计,最后得出其整车动力系及传动系参数。然后以MATLAB/SIMULINK为工作平台,基于混合动力仿真软件ADVISOR建立了插电式混合动力汽车的发动机、永磁同步电机、锂离子电池以及变速器等模型。并对仿真软件ADVISOR进行了二次开发,详细分析并搭建了四轮驱动混合动力汽车仿真模型。对并联式混合动力汽车的控制策略包括电力辅助控制策略、动态自适应控制策略、模糊逻辑控制策略等进行研究,并详细分析了电辅助式控制策略中五种驱动模式,在此基础上提出了优化的控制策略,使其更适合于本文所设计的插电式混合动力轿车。从仿真结果可以看出,整车的动力性和燃油经济性等与设计要求所需达到的目标基本符合,所匹配的发动机、电机和电池工作状态良好,基本能工作在最佳效率区域。同时,通过样车控制策略,可以实现合理的功率分配和发动机、电机的起停,制动能量回收,并能保证电池的荷电状态SOC始终维持在最佳区域内,电池容量的选择能满足续驶里程的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景与意义
• 1.2 混合动力汽车未来技术发展趋势
• 1.3 插电式混合动力汽车国内外发展现状
• 1.4 本课题的来源和主要研究内容
• 第二章 PHEV 选型分析及四轮驱动模块的开发
• 2.1 PHEV 的选型分析
• 2.1.1 串联式PHEV
• 2.1.2 并联式PHEV
• 2.1.3 混联式PHEV
• 2.2 仿真软件ADVISOR 介绍
• 2.3 四轮驱动模块的开发
• 2.3.1 前轮驱动模块分析
• 2.3.2 四轮驱动仿真模型开发
• 2.3.3 四轮驱动在ADVISOR 中的实现
• 2.3.4 四轮驱动在PHEV 结构中的实现
• 2.4 本章小结
• 第三章 动力系统部件选型及参数匹配
• 3.1 插电式并联混合动力轿车的性能指标
• 3.2 电动机的选型及参数设计
• 3.2.1 电动机选型
• 3.2.2 电动机参数设计
• 3.3 发动机选型及参数设计
• 3.3.1 发动机选型
• 3.3.2 发动机参数设计
• 3.4 电池选型与参数设计
• 3.4.1 电池选型
• 3.4.2 电池参数设计
• 3.5 变速器速比选择
• 3.6 本章小结
• 第四章 插电式混合动力轿车控制策略研究
• 4.1 插电式混合动力电动汽车各种控制策略
• 4.1.1 基于逻辑门限的电辅助式控制策略
• 4.1.2 动态自适应控制策略
• 4.1.3 模糊控制策略
• 4.2 本论文的控制策略
• 4.3 本章小结
• 第五章 插电式混合动力轿车的建模仿真
• 5.1 插电式混合动力轿车各部件在ADVISOR 中的建模实现
• 5.1.1 发动机模块
• 5.1.2 电机模块
• 5.1.3 电池模块
• 5.1.4 变速箱模块
• 5.1.5 控制策略模块
• 5.2 整车性能仿真结果及分析
• 5.2.1 选择测试循环工况
• 5.2.2 动力性仿真结果及分析
• 5.2.3 燃油经济性仿真结果及分析
• 5.2.4 纯电动状态下续驶里程仿真及分析
• 5.3 本章小结
• 结论与展望
• 全文总结
• 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附件