轻度混合动力汽车再生制动系统建模与仿真

【摘要】：混合动力汽车(HEV)是一种结合了传统内燃机汽车优良的动力性、续驶里程和纯电动汽车低排放、高效率的新型汽车;是现在和不远的将来最具有可行性的低排放、低油耗特点的新一代清洁汽车。 再生制动(能量回馈制动)对混合动力汽车的燃油经济性、排放性和行驶安全性都有直接影响,是混合动力汽车的关键技术之一,它能在车辆减速或制动过程中,在保证车辆制动性能的条件下,将车辆动能或位能通过带动电机发电,转化为电能储存在电池中,实现能量回收,同时产生车辆所需全部或部分制动力。既实现了车辆的减速和制动,又有效地降低了整车的燃油消耗和污染物排放。 本文以ISG 型轻度混合动力长安羚羊轿车为研究对象,对混合动力汽车再生制动系统做了深入的理论分析研究、系统功能仿真和试验模拟,取得了如下成果: 1.基于混合动力汽车制动过程的动力学分析,参照传统燃油汽车制动过程中的制动力分配方法,提出了两种基于整车安全制动和高效能量回收的混合动力汽车制动力分配策略和控制方法。 2.通过对ISG 型轻度混合动力汽车再生制动系统组成和工作特点的分析,提出了基于能量传递的以后向仿真为主前向仿真为辅的再生制动系统建模方法,并在子系统理论建模和数值建模基础上,建立了混合动力汽车整车和再生制动系统仿真模型。 3.根据混合动力汽车再生制动系统的工作特点,提出了专门用于评价混合动力汽车能量回收效果的性能指标-有效能量回收率。并选择不同车速和制动强度下的典型制动工况和城市驱动工况作为仿真工况。 4.通过不同典型制动工况和城市驱动循环下的仿真和汽车制动效能及能量回收率的分析,表明采用本文提出的定比例制动力分配控制策略在保证整车制动安全性的基础上能高效回收整车制动能量,有效能量回收率达到了10%～25%。 5.根据ISG 型混合动力实验台和混合动力汽再生制动系统模型,在dSPACE环境下通过MATLAB/Simulink /RTW、dSPACE/RTI、ControlDesk 软件及被控实物之间的无缝连接,搭建了再生制动系统硬件在环仿真平台。 6.在所搭建的混合动力再生制动硬件在环仿真试验平台上,进行了不同车速、制动强度和变速箱档位以及离合器状态下的仿真试验。仿真结果表明,采用本文提出的制动力分配控制策略实现了混合动力系统实验台的再生制动功能,在保证制动安全性的基础上实现了制动能量的有效回收。 【关键词】：混合动力汽车 再生制动 控制策略 建模与仿真 硬件在环
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：U463.4
【目录】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 绪论12-24
• 1.1 混合动力汽车概述12-16
• 1.1.1 混合动力汽车的研究背景及现实意义12-14
• 1.1.2 混合动力汽车的分类14-16
• 1.2 混合动力汽车再生制动系统的研究背景和现状16-20
• 1.2.1 再生制动系统的研究背景16-18
• 1.2.2 国外研究现状18-19
• 1.2.3 国内研究现状19-20
• 1.3 本课题的研究意义和主要内容20-24
• 1.3.1 本课题的来源和研究意义20-21
• 1.3.2 本课题研究的主要内容21-24
• 2 轻度混合动力汽车再生制动控制策略研究24-42
• 2.1 汽车制动过程的动力学分析24-31
• 2.1.1 汽车行驶的动力学基础24-26
• 2.1.2 汽车制动过程的动力学分析26-27
• 2.1.3 传统汽车制动过程的制动力分配27-30
• 2.1.4 混合动力汽车制动过程的制动力分配30-31
• 2.2 基于安全制动和高效能量回收的制动力分配策略31-37
• 2.2.1 基于最大化能量回收的制动力分配控制策略31-34
• 2.2.2 定比例制动力分配的能量回收控制策略34-37
• 2.3 混合动力汽车制动过程的分析37-40
• 2.3.1 混合动力汽车与传统汽车制动过程的比较分析37-38
• 2.3.2 混合动力汽车在不同制动强度下制动的安全性分析38-39
• 2.3.3 混合动力汽车的制动工作模式以及转换的条件分析39-40
• 2.4 本章小结40-42
• 3 轻度混合动力汽车再生制动系统的理论建模42-60
• 3.1 混合动力汽车再生制动系统的工作机理和建模基础42-44
• 3.1.1 混合动力汽车的组成原理分析42-43
• 3.1.2 混合动力汽车再生制动系统的工作机理分析43-44
• 3.1.3 混合动力汽车再生制动系统的建模基础44
• 3.2 混合动力汽车动力传动系统建模44-51
• 3.2.1 整车参数计算模块的建模45-46
• 3.2.2 车轮的建模46-48
• 3.2.3 主减速的建模48-49
• 3.2.4 变速箱的建模49-51
• 3.3 混合动力汽车再生制动系统发动机、电机和电池的建模51-56
• 3.3.1 混合动力汽车发动机的建模51-52
• 3.3.2 混合动力汽车蓄电池组的建模52-56
• 3.3.3 混合动力汽车的电机的建模56
• 3.4 混合动力汽车再生制动系统的制动控制模块的建模56-58
• 3.5 本章小结58-60
• 4 轻度混合动力汽车再生制动系统的仿真与分析60-76
• 4.1 混合动力汽车再生制动仿真工况的选择60-64
• 4.1.1 混合动力汽车再生制动系统仿真工况的选择60-62
• 4.1.2 混合动力汽车再生制动系统仿真评价指标的设定和选择62-64
• 4.2 混合动力汽车再生制动系统在典型制动工况下的仿真和分析64-70
• 4.2.1 30km/h 初始制动车速下的仿真和分析65-66
• 4.2.2 60km/h 初始制动车速下的仿真和分析66-68
• 4.2.3 100km/h 初始制动车速下的仿真和分析68-69
• 4.2.4 120km/h 初始制动车速下的仿真和分析69-70
• 4.3 混合动力汽车再生制动系统在典型城市驱动循环下的仿真70-75
• 4.3.1 混合动力汽车在ECE+EUDC 驱动工况下的仿真结果分析71-74
• 4.3.2 其他驱动循环下的能量回收率比较74-75
• 4.4 本章小结75-76
• 5 基于dSPACE 的再生制动系统硬件在环仿真76-92
• 5.1 基于dSPACE 的硬件在环仿真(HILS)76-77
• 5.1.1 dSPACE 简介76
• 5.1.2 基于dSPACE 的硬件在环仿真的实现原理76-77
• 5.2 再生制动硬件在环仿真系统的搭建77-84
• 5.2.1 再生制动硬件在环仿真的被控实物的搭建及工作原理77-80
• 5.2.2 再生制动硬件在环仿真控制系统的搭建80-83
• 5.2.3 再生制动硬件在环试验监控调试系统的搭建83-84
• 5.3 再生制动硬件在环仿真试验和分析84-91
• 5.3.1 再生制动硬件在环仿真工况的选择和评价指标的设定84-85
• 5.3.2 再生制动硬件在环仿真试验85-89
• 5.3.3 再生制动系统硬件在环仿真影响因素的分析89-91
• 5.4 本章小结91-92
• 6 结论与展望92-96
• 6.1 结论92-93
• 6.2 今后的研究与展望93-96
• 致谢96-98
• 参考文献98-102
• 附录A: 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录102-104
• 附录B: 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目104-106
• 独创性声明106
• 学位论文版权使用授权书106

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