混合动力电动汽车传动系的建模与仿真

【摘要】：随着人们对环保、节能的日益关注,人们对汽车排放和经济性也越来越重视。在这个背景下,混合动力电动汽车成为了一种较好地减轻排放和节约能源的车型。一般地,我们将混合动力电动汽车分为串联、并联和混联三种结构类型。 本文从能量流的角度,描述了串联和并联混合动力电动汽车的区别,并以并联混合动力为例,分析了混合动力传动系的几种布置形式,同时,建立了并联式混合动力电动汽车传动系模型,并将该模型嵌入ADVISOR中,对模型和控制策略进行了仿真研究。 汽车传动系各部件间参数匹配的协调与否,对车辆整车性能有很重要的影响,因此,建立合理的部件仿真模型,选用合理的控制策略,对研究混合动力电动汽车的性能有重要意义。论文中的传动系模型是基于ADVISOR的,模型包括CVT模型、主减速器模型、车轮和半轴模型等。所有建模数据来源于ADVISOR。为了让模型具有通用性,所有描述零部件性能的参数都设置为可变的,通过修改参数,可以改变仿真模型中零部件的性能。例如:传动比3和3.5表示的是两种不同的主减速器。 论文中的整车模型是在论文中所建立的传动系模型基础上,将ADVISOR中的发动机和电机、电池等模型结合起来形成的,仿真所选用的驾驶工况是经过修改的COMMUTER工况,修改后的工况有较长的制动过程,对研究论文中的控制策略比较合适。 再生制动可以明显改善汽车的性能,特别是对于频繁停车、启动的汽车。本论文为仿真选用的控制策略,是对国外学者关于再生制动过程中引入CVT速比控制的控制策略的一种验证和探讨。在考虑电机大小、电池SOC和车速的同时,引入CVT速比控制后,即使是再生制动,CVT的速比也根据电机最佳工作曲线的要求来变化,而不是一味地追求再生电机所回收的转矩。 在控制策略上,本文还探讨了“ECMS”(最小等量消耗策略)。该策略不直接对比电池的电量消耗和发动机的燃油消耗,而是使用等量因子来对两者进行均衡。 从仿真结果来看,本文验证的再生制动控制策略,由于增加了再生制动过程中CVT的速比控制,从而使得电机也在其最佳工况下工作。通过ADVISOR里COMMUTER循环的仿真结果表明:该控制策略与只追求将电机回收转矩最大化的策略相比,在工况末,电池的SOC提高了3%,燃油经济性也有所改善。 【关键词】：混合动力 传动系 建模 仿真
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 第1章 绪论7-12
• 1.1 混合动力电动汽车概述7
• 1.1.1 混合动力电动汽车结构分类7
• 1.1.2 目前的混合动力电动汽车代表车型7
• 1.2 仿真技术的应用现状7-9
• 1.2.1 仿真技术的优点8
• 1.2.2 仿真的方法8-9
• 1.2.3 各大汽车公司的仿真应用9
• 1.3 传动系概述及简化模型9-10
• 1.3.1 汽车传动系概述9-10
• 1.3.2 汽车传动系简化模型10
• 1.4 课题的主要研究内容、目的和意义10-12
• 第2章 传动系的建模12-38
• 2.1 建模理论和方法12-14
• 2.1.1 建模理论和方法概述12-13
• 2.1.2 传动系建模方法概述13-14
• 2.2 离合器建模14-19
• 2.2.1 离合器的工作原理14
• 2.2.2 离合器动作控制策略14-15
• 2.2.3 基于MATLAB／SIMUlink的离合器模型15-19
• 2.3 CVT建模19-29
• 2.3.1 CVT结构及工作原理19-22
• 2.3.2 CVT换档控制策略22-24
• 2.3.3 变速器模型的输入输出变量24-25
• 2.3.4 基于MATLAB／SIMUlink的CVT模型25-29
• 2.4 主减速器建模29-32
• 2.4.1 主减速器的功用29
• 2.4.2 主减速器的建模要点29-30
• 2.4.3 基于MATLAB／SIMUlink的主减速器模型30-32
• 2.5 车轮、半轴建模32-36
• 2.5.1 车轮、半轴的功用32
• 2.5.2 车轮、半轴的建模要点32
• 2.5.3 基于MATLAB／SIMUlink的车轮、半轴模型32-36
• 2.6 本章小节36-38
• 第3章 并联混合动力电动汽车传动系控制策略研究38-59
• 3.1 并联混合动力电动汽车能量流分析38-42
• 3.1.1 并联混合动力电动汽车的结构形式38-40
• 3.1.2 并联混合动力电动汽车的能量流分析40-42
• 3.2 并联混合动力传动系控制策略42-58
• 3.2.1 并联式混合动力电动汽车的工作模式分析：42-43
• 3.2.2 含CVT速比控制的再生制动控制策略43-51
• 3.2.3 “ECMS”控制策略探讨51-58
• 3.3 本章小节58-59
• 第4章 传动系模型的仿真校核59-66
• 4.1 ADVISOR仿真环境介绍59-62
• 4.1.1 ADVISOR软件包介绍59
• 4.1.2 ADVISOR中的发动机模型介绍59
• 4.1.3 ADVISOR中的电机模型介绍59-62
• 4.2 传动系模型的嵌入62-63
• 4.2.1 所建传动系模型的嵌入思路62-63
• 4.2.2 仿真的整车数据63
• 4.3 整车模型说明63-64
• 4.4 传动系模型的校核64-66
• 4.4.1 ADVISOR仿真数据64
• 4.4.2 对仿真数据的分析64-66
• 第5章 结论与展望66-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文72

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