并联式混合动力汽车方案设计与仿真

【摘要】： 以节能和环保为特点的替代能源汽车、燃料电池电动汽车、纯电动汽车、柴油轿车、混合动力汽车等新型车辆成为汽车研发的热点与方向。通过比较这几种节能型汽车的优势与不足,结合我国汽车发展的形势,认为混合动力汽车的研究开发是现行条件下实现节能型汽车产业化最为有效和可行的途径。 混合动力汽车的结构型式多样,根据开发车型选择一个结构简洁、布置紧凑、传动高效、匹配合理、控制良好的动力传动系统是混合动力汽车开发成功的关键。为此,本文从分析混合动力汽车动力传动系统的结构入手,比较了各种结构型式的混合动力汽车动力传动系统的优势与不足,肯定了并联式混合动力汽车的突出优势,特别是行星齿轮机构在现行混合动力汽车动力传动系统中的明显优势。 通过将行星齿轮机构与传统的机械自动/手动变速器(AMT/MT)、液力机械自动变速器(AT)、无级自动变速器(CVT)、双离合器自动变速器(DCT)相结合,根据混合动力汽车的工作模式,本着功能完备、结构紧凑、控制简单、方案可行的设计原则,本文提出了四类共计十种可行的并联式混合动力汽车传动系统方案。 在这四类方案中,经比较选择了基于金属带式无级变速器的设计方案,并在该类方案的四个设计方案中,通过进一步的对比分析,包括速比范围、传动效率、循环功率流等,最终选择了其中之一作为研究的对象。 对所选择的结构方案,以SC7130原型车为对象,以提高燃油经济性、不损失动力性为基本原则,结合混合动力汽车各种工作模式下的动力性和经济性要求,对方案所涉及的动力系统、传动系统进行匹配设计研究。完成了方案所涉及的行星齿轮参数、无级变速器速比、发动机、电池、电机等参数的匹配设计。 根据混合动力汽车的工作模式、整车能量管理基本原理,确定了整车再生制动能量回收、无级变速器速比控制、工作模式切换的控制策略和方法,并在此基础上建立了基于MatlLab/Simulink的整车动力传动系统仿真模型,进行了整车纯电动加速性能、发动机单独驱动加速性能与混合驱动加速性能的仿真计算以及UDDS和1015循环工况下的燃油经济性仿真计算,其结果表明本文所设计的混合动力汽车的动力性、循环工况下燃油经济性均大大优于原型车,达到了预期效果。 【关键词】：混合动力汽车 无级变速器 匹配 仿真 工况
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 汽车技术发展方向及我国能源压力9
• 1.2 各种节能型汽车的比较与发展状况9-13
• 1.2.1 替代能源汽车9-10
• 1.2.2 燃料电池/电动汽车10-11
• 1.2.3 柴油轿车11-12
• 1.2.4 油电混合动力汽车12-13
• 1.3 国内外混合动力汽车研发现状13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-15
• 2 混合动力汽车传动系统结构分析15-29
• 2.1 混合动力汽车分类15-16
• 2.2 现代汽车节能技术16-18
• 2.2.1 传统燃油汽车节能技术16-17
• 2.2.2 混合动力汽车节能减排原理17-18
• 2.3 混合动力汽车动力合成的分类18-22
• 2.3.1 动力合成与控制技术18-19
• 2.3.2 混合动力汽车动力合成分类19-22
• 2.4 几种典型的混合动力汽车动力传动系统22-25
• 2.4.1 本田公司混合动力汽车传动系统22-23
• 2.4.2 丰田公司THS-II 混合动力传动系统23
• 2.4.3 通用汽车公司TWO-MODE 混合动力传动系统23-25
• 2.5 混合动力汽车传动系统开发趋势分析25-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 PHEV 传动系统方案设计与分析29-41
• 3.1 引言29
• 3.2 设计方案29-36
• 3.2.1 基于AMT/MT 的设计方案29-30
• 3.2.2 基于CVT 的设计方案30-32
• 3.2.3 基于AT 的设计方案32-34
• 3.2.4 基于DCT 的设计方案34-35
• 3.2.5 设计方案比较35-36
• 3.3 基于CVT 的设计方案分析36-38
• 3.3.1 工作模式分析36
• 3.3.2 循环功率流分析36-38
• 3.4 基于CVT 的设计方案比较38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 混合动力传动系统参数匹配设计41-59
• 4.1 设计要求41-42
• 4.2 传动系统参数设计42-47
• 4.2.1 混合动力传动系统速比范围43
• 4.2.2 混合动力传动系统效率分析43-45
• 4.2.3 行星齿轮速比及固定齿轮传动速比设计45-47
• 4.3 动力系统参数设计47-57
• 4.3.1 发动机最佳燃油经济性曲线47-48
• 4.3.2 发动机万有特性48
• 4.3.3 电机选型及参数设计48-55
• 4.3.4 电池系统参数设计55-57
• 4.4 本章小结57-59
• 5 整车控制策略及动力传动系统建模59-77
• 5.1 引言59
• 5.2 整车控制策略59-65
• 5.2.1 制定能量管理控制策略的基本原则59-60
• 5.2.2 发动机运行区域控制60-61
• 5.2.3 变速器速比控制61-62
• 5.2.4 再生制动力分配控制62
• 5.2.5 工况模式转换控制62-65
• 5.3 基于Matlab/simulink 的动力传动系统分析与建模65-74
• 5.3.1 发动机模型65-67
• 5.3.2 电池模型67-68
• 5.3.3 电机模型68-69
• 5.3.4 整车控制器模型69-70
• 5.3.5 行星齿轮机构模型70-71
• 5.3.6 无级变速器模型71-72
• 5.3.7 主减速器与车轮模型72-73
• 5.3.8 基于模糊控制规则的驾驶员模型73-74
• 5.4 整车动力传动系统模型74-75
• 5.5 本章小结75-77
• 6 整车性能仿真计算分析77-85
• 6.1 引言77
• 6.2 动力性比较77-80
• 6.3 燃油经济性80-82
• 6.4 整车性能仿真结果分析82-83
• 6.5 本章小结83-85
• 7 全文总结85-87
• 致谢87-89
• 参考文献89-93
• 附录 A 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录93
• 附录 B 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目93
• 附录 C 作者在攻读硕士学位期间申请的发明专利93

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