并联混合动力汽车模式切换动态协调控制的仿真研究

【摘要】：随着近些年来能源危机和席卷全国的雾霾天气问题日益加剧,关于汽车排放的议题越来越多的被提及。大力发展江南网页版登录入口官网下载 成了当前的主要趋势,混合动力汽车由于综合了电动汽车和传统内燃机汽车的优点,成为汽车行业研究的热点。本文以单轴并联混合动力汽车为研究对象,采用建模仿真的方法,对工作模式切换过程中的发动机、电动机和离合器三者的扭矩动态协调问题进行了深入的研究,为混合动力汽车模式切换平顺性的研究提供了理论基础。 本文建立了基于Matlab/Simulink软件的单轴并联混合动力汽车的仿真模型。模型由发动机模型、电动机模型、膜片弹簧离合器非线性操纵模型、离合器执行机构模型、AMT模型和整车动力学模型等组成。发动机和电动机采用试验数据和查表相结合的方法法建立其一阶动态模型。在考虑从动盘轴向变形以及分离指弯曲变形对载荷特性的影响的基础上,建立了膜片弹簧离合器的非线性操纵模型。 本文分析了混合动力汽车的各种工作模式的特点和模式切换的过程,将工作模式切换过程分为两类：发动机切入动力系统过程和发动机退出动力系统过程。以工作模式切换过程平顺性为目标,采用动态规划算法,计算出切换过程中的发动机、电动机和离合器三者的最优扭矩轨迹。基于模式切换过程中的扭矩传递的快速和平稳性,本文分别建立发动机扭矩PID控制器、电动机扭矩PID控制器和离合器执行机构PID控制器。 通过建立的单轴并联混合动力汽车的仿真模型,针对四种典型的模式切换过程,分析了采用动态规划算法的发动机、电动机和离合器的扭矩动态协调控制过程。结果显示,基于动态规划算法的扭矩动态协调控制过程能够确保整个模式切换过程中的动力传递的稳定性,满足模式切换过程中汽车的动力性和舒适性要求。 【关键词】：混合动力汽车 模式切换 动态规划 建模 仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11
• 1.2 国内外混合动力汽车的研究现状11-12
• 1.3 混合动力汽车模式切换过程协调控制问题12-15
• 1.3.1 动态协调控制问题的提出12-13
• 1.3.2 国内外研究现状13-15
• 1.4 本文的主要研究内容15-17
• 2 单轴并联混合动力汽车仿真模型17-35
• 2.1 驱动装置仿真模型18-22
• 2.1.1 发动机模型19-20
• 2.1.2 电动机模型20-22
• 2.2 离合器/变速器仿真模型22-31
• 2.2.1 膜片弹簧离合器操纵模型22-27
• 2.2.2 离合器执行机构模型27-30
• 2.2.3 AMT变速器模型30-31
• 2.3 动力系统及整车动力学仿真模型31-34
• 2.3.1 动力传动系统动力学模型31-33
• 2.3.2 汽车行驶动力学模型33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 3 基于动态规划的HEV模式切换最优扭矩分配研究35-53
• 3.1 HEV模式切换特性研究35-40
• 3.1.1 模式切换研究36-37
• 3.1.2 模式切换控制流程37-38
• 3.1.3 模式切换评价标准38-40
• 3.2 基于动态规划算法的HEV最优扭矩分配方法40-45
• 3.2.1 动态规划算法40-42
• 3.2.2 扭矩分配的动态规划数学模型42-45
• 3.3 动态规划优化分析45-50
• 3.3.1 发动机加入驱动系统的动态规划45-48
• 3.3.2 发动机退出驱动系统的动态规划48-50
• 3.4 本章小结50-53
• 4 HEV模式切换扭矩跟随PID控制研究53-61
• 4.1 HEV模式切换最优扭矩跟随控制策略53-54
• 4.2 模式切换过程中扭矩PID控制器设计54-57
• 4.2.1 发动机扭矩PID控制器设计55-56
• 4.2.2 电动机扭矩PID控制器设计56
• 4.2.3 离合器行程PID控制器设计56-57
• 4.3 HEV模式切换扭矩跟随PID控制仿真分析57-60
• 4.4 本章小结60-61
• 5 HEV典型模式切换仿真分析61-77
• 5.1 并联混合动力汽车模式切换仿真模型61-65
• 5.2 发动机切入动力系统的模式切换65-71
• 5.2.1 纯电动模式切换到并联驱动模式仿真65-68
• 5.2.2 纯电动模式切换到发动机驱动模式仿真68-71
• 5.3 发动机退出动力系统的模式切换仿真71-76
• 5.3.1 并联驱动模式切换到纯电动驱动模式仿真71-73
• 5.3.2 发动机模式切换到纯电动驱动模式仿真73-76
• 5.4 本章小结76-77
• 6 全文总结与展望77-79
• 6.1 全文总结77
• 6.2 工作展望77-79
• 参考文献79-83
• 作者简历83
• 攻读学位期间科研工作83-87
• 学位论文数据集87

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