插电式混合动力汽车参数设计与优化研究

【摘要】：插电式混合动力汽车(PHEV,Plug-in Hybrid Electric Vehicle)可通过接入家用电源或专用电源为系统中配备的动力电池充电,动力电池中所储存的能量可以满足消费者对纯电续驶里程的要求,其最大的特点是将混合动力和纯电动两种驱动系统结合起来,使混合动力汽车的污染物排放和燃油经济性得到大大改善。 本文以我校与某公司联合承担的国家创新工程项目为背景,以插电式混合动力汽车为研究对象,根据设计任务书要求,结合汽车理论及汽车动力学知识对插电式混合动力汽车的发动机、驱动电机、动力电池、和传动系统进行了选型和参数匹配。并在分析了常用的插电式混合动力汽车控制策略的基础上,选择基于规则的逻辑门限值的电辅助控制策略为该车的控制策略。其次,基于Matlab/simulink建立了动力系统各部件、控制策略以及整车仿真模型,并在Matlab/GUI环境下开发仿真模型的图形用户界面,便于仿真参数的输入以及仿真结果的观察,仿真结果表明所建立的插电式混合动力汽车的控制策略以及整车仿真模型可靠、可行。 插电式混合动力汽车的动力参数和整车控制策略参数决定了整车燃油消耗和排放性能的好坏,为了实现整车能量的最优利用,采用遗传算法的方法对插电式混合动力汽车动力系统以及控制策略参数进行优化,优化结果表明,在满足设计要求的情况下,虽然整车的动力性能有所降低,但是经济性能和排放性能有所改善,NEDC工况下百公里燃油消耗降低12.5%,纯电动续驶里程提高1.8%,同时CO、HC、NOx排放分别降低6.15%、8.11%和9.16%。 【关键词】：插电式混合动力汽车 参数匹配 simulink建模 GUI界面 多目标优化
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-10
• 目录10-12
• 插图清单12-14
• 表格清单14-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 论文研究的背景与意义15
• 1.2 国内外插电式混合动力研究现状15-19
• 1.2.1 国外插电式混合动力汽车研究现状15-18
• 1.2.2 国内插电式混合动力汽车研究现状18-19
• 1.3 本课题的研究来源与主要内容19-21
• 第二章 动力系统参数匹配和控制策略21-37
• 2.1 动力系统结构和设计指标22-23
• 2.2 整车动力系统主要部件参数匹配23-32
• 2.2.1 发动机选型及参数匹配23-25
• 2.2.2 驱动电机选型及参数匹配25-28
• 2.2.3 动力电池选型及参数匹配28-30
• 2.2.4 传动系速比参数匹配30-32
• 2.3 插电式混合动力汽车整车控制策略32-35
• 2.3.1 插电式混合动力汽车控制策略分析32
• 2.3.2 插电式混合动力汽车控制策略制定32-35
• 2.4 本章小结35-37
• 第三章 基于SIMUlink的动力系统和控制策略建模37-49
• 3.1 动力系统部件建模38-47
• 3.1.1 发动机模型38-40
• 3.1.2 驱动电机模型40-42
• 3.1.3 动力电池模型42-44
• 3.1.4 无级变速器模型44-47
• 3.2 插电式混合动力汽车整车与控制策略模型47-48
• 3.2.1 控制策略模型47
• 3.2.2 整车行驶动力学模型47-48
• 3.2.3 整车模型48
• 3.3 本章小结48-49
• 第四章 插电式电动汽车仿真平台的GUI实现49-65
• 4.1 GUI开发方法简介49-52
• 4.1.1 GUI对象层次结构49-50
• 4.1.2 GUIDE及其组成50-52
• 4.2 基于MATLAB/GUI的插电式电动汽车仿真平台的开发52-55
• 4.2.1 交互组件的添加和对齐52-53
• 4.2.2 交互组件的属性设置53-55
• 4.3 插电式电动汽车仿真软件GUI设计55-60
• 4.3.1 引导界面的设计55-56
• 4.3.2 参数输入界面设计56
• 4.3.3 仿真设置界面设计56-59
• 4.3.4 仿真结果界面设计59-60
• 4.4 整车性能仿真分析60-64
• 4.4.1 经济性能仿真分析60-63
• 4.4.2 动力性能仿真分析63-64
• 4.5 本章总结64-65
• 第五章 插电式电动汽车参数多目标优化65-73
• 5.1 遗传算法描述65-67
• 5.2 建立PHEV多目标优化模型67-69
• 5.2.1 优化目标67-68
• 5.2.2 优化变量68
• 5.2.3 约束条件68-69
• 5.3 PHEV参数优化69-72
• 5.3.1 循环工况选取69
• 5.3.2 PHEV参数优化结果分析69-72
• 5.4 本章总结72-73
• 第六章 总结与展望73-75
• 6.1 本文总结73
• 6.2 论文创新点73-74
• 6.3 未来工作展望74-75
• 参考文献75-78
• 攻读硕士学位期间的学术活动及科研情况78

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