串联式混合动力电动汽车燃油经济性仿真研究

【摘要】：面对日趋严峻的环境污染和资源短缺问题，兼具传统内燃机汽车与纯电动汽车优点的混合动力电动汽车以其低排放、比能量、比功率高的特点，被认为是目前解决汽车行业节能、环保问题最有效的途径之一，受到世界汽车企业和广大用户的青睐。而如何改善其燃油经济性，是备受混合动力电动汽车行业与用户关注的重要课题。 本文基于重庆长安汽车股份有限公司生产的某一中型厢式货车，以此为原型车建立其整车数学模型与运行仿真模型，利用MATLAB/Simulink工具箱对其在城市循环工况、高速循环工况下的燃油经济性进行了仿真计算，与其实际经济性指标对比，验证了模型的准确性；在此基础上建立了串联式混合动力电动汽车模型，采用了发动机开-关或蓄电池SOC控制策略，对其在城市循环工况、高速循环工况下的燃油经济性进行了仿真计算，与原型车作对比，发现其在城市循环工况下燃油消耗降低了39.18%，而高速循环工况下的燃油消耗则增加了20%；最后研究了汽车电池系统的改变对于燃油经济性的影响，发现应用镍氢电池优于铅酸电池，而应用锂离子电池优于镍氢电池。 本文主要解决的问题和完成的任务如下： ①建立了某中型厢式货车的整车模型和运行仿真模型，对其在市区和高速循环工况下的燃油经济性进行了仿真研究，验证了模型的有效性； ②在对比了三种不同类型的混合动力汽车特点的基础上，以中型厢式货车为原型车，通过对整车各部件的理论计算与参数配置，将其改造为串联式混合动力电动汽车； ③建立了串联式混合动力电动汽车的运行仿真模型，采用发动机开-关或蓄电池SOC控制策略，对其在城市循环工况、高速循环工况下的燃油经济性进行了仿真计算，发现其在城市循环工况下的燃油经济性比原型车要好，而高速循环工况下要差； ④研究了串联式混合动力电动汽车电池系统的改变对于其燃油经济性的影响，发现锂离子电池最好、镍氢电池次之、铅酸电池最差。 【关键词】：串联式混合动力电动汽车 燃油经济性 建模 仿真
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7;U471.23
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 混合动力电动汽车的研究背景8-10
• 1.2 混合动力电动汽车及其燃油经济性的国内外研究现状10-12
• 1.2.1 国外研究现状10-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 本课题研究的主要内容12-14
• 2 混合动力电动汽车及其能量存储系统14-20
• 2.1 依据不同动力传动系统结构的 HEVs 分类总结与分析14-17
• 2.1.1 串联式14-15
• 2.1.2 并联式15-16
• 2.1.3 混联式16-17
• 2.2 能量存储系统（ESS）17-20
• 2.2.1 铅酸蓄电池（lead-acid）18
• 2.2.2 镍氢蓄电池（NiMH）18
• 2.2.3 锂离子电池（Li-ion）18-20
• 3 原型车燃油经济性建模与仿真20-36
• 3.1 汽车动力学原理20-26
• 3.1.1 汽车的驱动力20-21
• 3.1.2 汽车的行驶阻力21-25
• 3.1.3 车辆行驶方程式25-26
• 3.2 原型车燃油经济性建模边界参数26-27
• 3.3 原型车燃油经济性建模27-29
• 3.4 原型车燃油经济性仿真结果29-34
• 3.5 小结34-36
• 4 铅酸蓄电池串联式混合动力电动汽车燃油经济性建模仿真36-62
• 4.1 控制策略选型36-38
• 4.1.1 最大 SOC-PPS 控制策略36-37
• 4.1.2 发动机开-关或蓄电池 SOC 控制策略37-38
• 4.2 设计目标38
• 4.3 功率计算38-39
• 4.4 串联式混合动力电动汽车主要部件选型39-45
• 4.4.1 电动机的选用40-41
• 4.4.2 能量存储系统的选用41-43
• 4.4.3 内燃机的选用43-44
• 4.4.4 发电机的选用44-45
• 4.5 串联式混合动力电动汽车燃油经济性 Simulink 模型45-49
• 4.5.1 车辆控制器46
• 4.5.2 电动机46-47
• 4.5.3 能量存储系统（ESS）47-48
• 4.5.4 内燃机48-49
• 4.5.5 发电机49
• 4.5.6 内燃机控制器49
• 4.5.7 发动机转速控制器49
• 4.6 控制策略定义49-50
• 4.7 燃油经济性仿真结果50-59
• 4.7.1 UDDS 仿真结果51-55
• 4.7.2 HWY 仿真结果55-59
• 4.8 小结59-62
• 5 不同电池技术的串联式混合动力电动汽车燃油经济性建模仿真62-74
• 5.1 应用镍氢电池的 SHEV62-67
• 5.1.1 燃油经济性仿真结果63-67
• 5.2 应用锂离子电池的 SHEV67-72
• 5.2.1 燃油经济性仿真结果69-72
• 5.3 小结72-74
• 6 总结与展望74-76
• 6.1 总结74-75
• 6.2 展望75-76
• 致谢76-78
• 参考文献78-80

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