混合动力汽车驱动系统设计及控制策略优化

【摘要】：混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle)是传统燃油汽车和纯电动汽车相结合的新车型，具有燃油汽车的动力性能和较低的排放，是当前解决节能、环保问题切实可行的过渡方案。 混合动力汽车的动力性、燃油经济性和排放性能与驱动系统参数的匹配以及车辆行驶过程中的协调控制密切相关。本文首先分析了混合动力汽车的驱动系统结构类型和各自的特点，对电力辅助型混合动力汽车的组成及其工作模式进行了介绍，并在此基础上提出了一种能综合考虑各部件功率和重量的驱动系统设计方法。通过对驱动系统的部件之间能量流动路线的分析，论文提出了一种基于实验数据的驱动系统部件建模方法，并以NiMH电池为例验证了该方法的可行性。论文提出的驱动系统仿真方法，不需要求解复杂的微分方程，计算速度快，根据驱动系统结构将各单元模型集成，可以对不同行驶循环下车辆的动力性能和燃油经济性进行仿真计算。论文最后针对电力辅助型混合动力汽车，综合考虑车辆的行驶性能、燃油经济性以及行驶过程中电池SOC的大小，建立了最小等效油耗的优化实时控制策略。本论文所做的研究将有助于缩短混合动力汽车的设计开发时间，为其驱动系统的设计和控制策略及整车性能评估提供参考。 【关键词】：混合动力汽车 驱动系统 仿真:优化 实时控制策略
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：U469
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-11
• 附表索引11-12
• 第1章 绪论12-17
• 1.1 电动汽车的发展历史及其关键技术12-13
• 1.2 研究的目的和意义13-14
• 1.3 国内外发展现状与趋势14-16
• 1.4 本文的研究内容16-17
• 第2章 电力辅助型混合动力汽车介绍17-26
• 2.1 混合动力汽车的分类17-20
• 2.1.1 串联式混合动力汽车17-18
• 2.1.2 并联式混合动力汽车18-19
• 2.1.3 混联式混合动力汽车19-20
• 2.1.4 混合动力汽车的其它分类方法20
• 2.2 电力辅助型混合动力汽车的结构与特点20-23
• 2.2.1 传统燃油汽车中发动机的工作情况21
• 2.2.2 电力辅助型混合动力汽车驱动系统21-23
• 2.2.3 电力辅助型混合动力汽车的工作模式23
• 2.3 电力辅助型混合动力汽车发展所需解决的问题23-24
• 2.3.1 电池及电池管理系统24
• 2.3.2 电机及控制系统24
• 2.3.3 驱动系统控制策略24
• 2.4 本章小结24-26
• 第3章 电力辅助型混合动力汽车驱动系统设计26-41
• 3.1 驱动系统总体方案26-28
• 3.1.1 驱动系统结构及主要部件26-28
• 3.1.2 驱动系统基本控制策略28
• 3.2 车辆行驶时需求的驱动功率28-30
• 3.2.1 加速行驶时需求功率计算28-29
• 3.2.2 匀速爬坡时需求功率计算29-30
• 3.3 整车质量的组成30-31
• 3.4 驱动系统各部件所需最大功率的计算31-32
• 3.5 电池容量的计算32
• 3.6 变速器、主减速器和扭矩耦合装置传动比的确定32-34
• 3.7 计算实例34-40
• 3.7.1 车辆的动力性能指标和设计参数的确定34
• 3.7.2 整车参数34-35
• 3.7.3 驱动系统部件功率计算35-37
• 3.7.4 其它相关参数的确定37-38
• 3.7.5 车辆性能校核38-40
• 3.8 本章小结40-41
• 第4章 电力辅助型混合动力汽车驱动系统建模与仿真41-61
• 4.1 驱动系统建模方法41-42
• 4.2 NiMH电池模型及SOC预测42-51
• 4.2.1 NiMH电池的工作原理与电池SOC的定义42-43
• 4.2.2 电池的等效电路与参数计算43-46
• 4.2.3 基于状态空间的SOC估计算法46-49
• 4.2.4 NiMH电池SOC的仿真计算49-51
• 4.3 驱动系统其它主要部件的仿真模型51-54
• 4.3.1 发动机51-52
• 4.3.2 电动机52-53
• 4.3.3 变速机构53-54
• 4.4 整车动力学模型54-55
• 4.5 车辆驱动系统仿真55-60
• 4.5.1 GB／T18386-2001电动汽车实验循环仿真57-59
• 4.5.2 车辆从起步加速至100km／h的加速性能仿真59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第5章 电力辅助型混合动力汽车控制策略优化61-74
• 5.1 驱动系统的控制方法61-62
• 5.2 基于规则的控制策略62-63
• 5.2.1 开关器式控制策略62
• 5.2.2 电力辅助式控制策略62-63
• 5.3 电力辅助型混合动力汽车驱动系统扭矩分配优化63-68
• 5.3.1 最小燃油消耗的优化控制64-66
• 5.3.2 最小等效油耗实时控制策略66-68
• 5.4 车辆采用不同控制策略时的仿真计算结果比较68-73
• 5.4.1 开关器式控制策略69-71
• 5.4.2 电力辅助式控制策略71-72
• 5.4.3 最小等效油耗控制策略72-73
• 5.5 本章小结73-74
• 第6章 类菱形电力辅助型混合动力汽车样车开发74-77
• 结论77-79
• 参考文献79-84
• 致谢84-85
• 附录A(攻读学位期间所发表的学术论文目录)85

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