混合动力城市客车动力系统设计与仿真

论文摘要

近几十年来,随着全球汽车工业的发展,汽车的产量、销售量和保有量在逐年增加,世界各国都一直面对着能源安全与环境保护的两大挑战。混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle,简称HEV)是一种既能满足排放和燃油经济性要求,又能兼备纯电动汽车与燃油汽车优点的理想车型。HEV以其高效率和低排放倍受世界各国重视,而混合动力电动系统最适合也最有潜力先应用于客车,尤其是城市客车。因此,混合动力城市客车成为当今世界汽车界竞相开发的热点。本文以某传统城市客车为研究对象,将其改装为混合动力城市客车,在满足城市道路行驶要求的基础上,以实现提高燃油经济性和降低排放为设计目标。围绕着这个目标,本文首先分析了HEV的驱动结构和类型,确定了所设计的混合动力城市客车驱动系统的布置型式;根据其行驶路况制定了该车的性能指标,并根据其性能指标完成了动力传动系的部件选择和参数匹配;然后根据仿真软件ADVISOR的仿真方法,提出了混合动力系统各组成部件的建模方法,并在Matlab/Simulink环境中建立了适合于ADVISOR平台运行的各部件的仿真模型;在分析了恒温器控制策略和功率跟随式控制策略的基础上,设计了适合于本车的控制策略;最后,使用ADVISOR软件在一定循环工况下对新设计的车型进行仿真并对其再生制动进行了分析,经与传统客车进行比较,验证了所设计的混合动力城市客车动力系统部件参数选择的合理性及混合动力的优越性。本文的研究内容对于把传统客车改装为混合动力客车,以及混合动力客车动力系统和整车控制策略的设计与仿真具有重要参考价值,为混合动力城市客车的开发提供了理论指导。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.1.1 传统汽车工业面临的挑战
• 1.1.2 发展混合动力汽车的优势
• 1.1.3 发展混合动力城市客车的意义
• 1.2 混合动力城市客车国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 混合动力汽车关键技术
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第2章 驱动型式布置选择及各总成匹配分析
• 2.1 混合动力汽车的分类
• 2.1.1 串联式混合动力汽车
• 2.1.2 并联式混合动力汽车
• 2.1.3 混联式混合动力汽车
• 2.2 混合动力城市客车动力系统选型
• 2.2.1 城市客车运行工况的特点
• 2.2.2 混合动力城市客车驱动方案确定
• 2.3 混合动力城市客车动力系统部件选型
• 2.3.1 电动机型式的选择
• 2.3.2 发动机—发动机组型式的选择
• 2.3.3 动力电池组型式选择
• 2.4 动力系统总成匹配
• 2.4.1 电动机参数确定
• 2.4.2 发动机—发电机组参数确定
• 2.4.3 传动系速比选择
• 2.4.4 电池参数选择
• 2.5 本章小结
• 第3章 动力系统各总成部件的仿真实现
• 3.1 仿真软件ADVISOR
• 3.1.1 ADVISOR界面
• 3.1.2 ADVISOR的仿真方法
• 3.1.3 ADVISOR工作原理
• 3.2 各动力总成在ADVISOR中的仿真实现
• 3.2.1 车轮模块
• 3.2.2 整车模块
• 3.2.3 发动机模块
• 3.2.4 发电机/控制器模块
• 3.2.5 电动机/控制器模块
• 3.2.6 主减速器模块
• 3.2.7 电池模块
• 3.2.8 功率总线模块
• 3.3 本章小结
• 第4章 控制策略的分析及仿真
• 4.1 串联混合动力总成的能量流动和能量循环
• 4.2 串联混合动力总成的控制策略
• 4.2.1 恒温器控制模式
• 4.2.2 功率跟随式控制模式
• 4.3 功率跟随控制策略在ADVISOR 中的实现
• 4.3.1 控制发动机开/关子模块
• 4.3.2 确定发动机的转速、扭矩工作点
• 4.4 串联混合动力总成控制参数匹配
• 4.4.1 发动机的最大、最小功率限值的确定
• charge_pwr'>4.4.2 恒定充电功率cs_charge_pwr
• 4.4.3 电池荷电状态的上、下限值
• 4.5 本章小结
• 第5章 整车性能仿真及分析
• 5.1 整车模型的建立
• 5.2 m文件的建立
• 5.3 仿真结果分析
• 5.3.1 典型工况下的仿真结果
• 5.3.2 动力性仿真试验结果分析
• 5.3.3 燃油经济性仿真结果分析
• 5.3.4 动力总成的仿真工作点分析
• 5.4 再生制动仿真分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢