全轮驱动混合动力汽车开发与控制策略研究

【摘要】： 随着能源和环境对人类生活和社会发展的影响越来越大,要求尽快改善人类生存环境的呼声日益高涨。为此,各种电动汽车脱颖而出,但由于蓄电池的能量密度与汽油相差很大,远未达到所要求的数值,而燃料电池技术亦尚未取得重大突破。在这种情况下,融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车(HEV)异军突起,成为当前新型汽车开发的热点。混合动力电动汽车是解决环境污染和能源问题最具实际商业前景的清洁汽车。 考虑到我国汽车技术发展的现状、混合动力汽车技术的发展趋势及制造成本因素,本文提出了一种适合我国国情的混合动力汽车动力传动系方案——起动机/发电机一体化的轻度混合动力方案,同时采用电动轮驱动技术,开发了一款采用电动轮驱动的并联式ISG混合动力全轮驱动轿车。针对选用的动力传动系方案,确定了动力传动系中的ISG、发动机、蓄电池、轮毂电机和变速器的类型和布置方案,制定了整车在起动、巡航、加速或爬坡、怠速、纯电动、全轮驱动及减速制动时的控制策略。 基于理论分析,在总结相关资料的基础上,对整车采用了分层、分模块式的建模方式,对整车的各个系统模块分别进行了建模。进行了动力系统主控制器控制算法建模与仿真研究,主要有:HCU模型基本结构的确定、上电逻辑分析、驾驶员意图识别技术研究;能量管理策略研究,首先分析了能量流动路径,然后研究制动能量回馈方式,确定了发动机单独工作区间下限和带轮毂电机的控制策略。进行整车协调控制算法研究,包括协调控制发动机、协调控制ISG、协调控制后轮电机和AMT换挡过程的驱动力协调控制。进行了能量管理策略的优化,提出了等效燃油消耗率的优化策略。 对所匹配车辆的动力性及在ECE+EUDC循环工况下的燃油经济性进行了仿真分析,动力系统运行状态包括了纯电动、内燃机单独驱动、混合驱动、行车发电和制动能量回馈,以及状态之间的切换。仿真结果表明,改进的基线式控制策略在提高车辆燃油经济性方面有一定的效果。 【关键词】：ISG 混合动力汽车 AMT 轮毂电机 能量管理 主控制器开发
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U469.722
【目录】：

• 内容提要5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 混合动力汽车概述9
• 1.2 开展混合动力汽车研究的背景及重要意义9-11
• 1.2.1 地球上的石油储藏量是有限的9-10
• 1.2.2 汽车尾气对全球大气环境的污染日益严重10
• 1.2.3 各国排放法规日趋严格10-11
• 1.2.4 电动汽车和燃料电池汽车的发展受到制约11
• 1.3 混合动力汽车的发展现状11-14
• 1.3.1 国外发展现状11-13
• 1.3.2 国内发展状况13-14
• 1.4 混合动力汽车结构形式分类14-18
• 1.4.1 串联式混合动力汽车14-15
• 1.4.2 并联式混合动力汽车15-16
• 1.4.3 混联式混合动力汽车16-17
• 1.4.4 混合动力汽车的功率复合方式17-18
• 1.5 混合动力汽车运行特性分析18-20
• 1.6 本课题的主要研究内容20-21
• 第2章 全轮驱动混合动力汽车开发方案设计21-29
• 2.1 动力总成方案设计21-24
• 2.2 全轮驱动混合动力轿车整车布置方案24-28
• 2.2.1 电池和轮毂电机及其控制器的布置24-25
• 2.2.2 动力总成和ISG电机及其控制器的布置25-27
• 2.2.3 控制系统CAN总线网络方案27
• 2.2.4 全轮驱动混合动力轿车整车布置方案和技术方案27-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第3章 动力系统主控制器开发29-41
• 3.1 主控制器硬件设计29-30
• 3.2 主控制器软件设计30-31
• 3.3 主控制器快速原型系统开发31-35
• 3.3.1 快速控制原型系统结构31-33
• 3.3.2 快速原型系统的算法开发33-34
• 3.3.3 快速控制原型系统的初步应用34-35
• 3.4 主控制器硬件在环测试系统开发35-40
• 3.4.1 硬件在环测试系统结构35-37
• 3.4.2 已建立的硬件在环仿真系统37-38
• 3.4.3 硬件在环仿真系统的应用38-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 全轮驱动混合动力汽车控制策略研究与优化41-71
• 4.1 零部件建模41-47
• 4.2 动力系统主控制器控制算法建模与仿真研究47-69
• 4.2.1 HCU模型基本结构47-48
• 4.2.2 上电逻辑48-49
• 4.2.3 驾驶员意图识别49-50
• 4.2.4 能量管理策略50-60
• 4.2.5 协调控制算法60-62
• 4.2.6 仿真结果62-65
• 4.2.7 能量管理策略优化65-69
• 4.3 本章小结69-71
• 第5章 全轮驱动混合动力汽车试验测试研究71-75
• 5.1 动力性能试验71-72
• 5.2 燃油经济性及排放特性试验72-73
• 5.3 制动能量回馈试验73-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第6章 全文总结与工作展望75-77
• 6.1 全文总结75-76
• 6.2 工作展望76-77
• 参考文献77-81
• 致谢81-82
• 摘要82-85
• ABSTRACT85-88

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