插电式混合动力汽车CVT速比匹配及控制

【摘要】：本文以装配CVT的插电式混合动力汽车为研究对象，对插电式混合动力汽车的CVT速比匹配、经济性能和急加速性能进行了研究。 为实现更好的经济性能，分别确定插电式混合动力汽车在发动机驱动、纯电动、混合驱动和行车充电模式的最佳运行工况点。纯电动和发动机驱动模式以等功率曲线上最佳经济性工况作为最佳运行工况。混合驱动和行车充电模式，CVT速比匹配依赖于整车能量管理策略所使用的负荷分配方式，这两种模式，在动力源功率恒定的情况下，以动力源系统效率最高为目标，确定发动机和电机的最佳运行工况。CVT目标速比以动力源功率和汽车车速为变量，根据各个工作模式确定的最佳运行工况，结合汽车车速，获得CVT目标速比。 为验证CVT速比匹配合理性，使用Simulink/Stateflow建立汽车后向仿真模型，结合能量管理策略，在NEDC循环工况下对插电式混合动力汽车经济性进行仿真分析。仿真结果表明，纯电动、行车充电和混合驱动模式的CVT速比匹配合理，发动机工作在设计的目标工况，大部分电机工况处于设计的目标工况。分析插电式混合动力汽车与其原型车的能耗成本，结果表明插电式混合动力汽车的能耗成本降低。 分析插电式混合动力汽车发动机驱动模式时，急加速工况CVT传动系统控制策略。建立驾驶员需求转矩和动力传动系统数学模型，分析CVT速比变化率对汽车动态性能的影响。针对由于CVT速比变化引起的汽车急加速性能不佳的问题，结合插电式混合动力汽车的特点，提出采用限制CVT速比变化率和电动机转矩补偿的措施改善其加速性能。分析影响CVT速比变化率的因素，并确定电动机补偿转矩。使用Simulink仿真插电式混合动力汽车采取措施前后的急加速性能，对二者进行对比分析。结果表明，所提出的措施可以消除急加速初期汽车加速度为负的现象，改善汽车加速性能。 【关键词】：CVT速比匹配 插电式混合动力汽车 整车经济性 CVT控制策略 急加速
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 课题的来源及意义8-9
• 1.2 混合动力汽车简介9-11
• 1.2.1 混合动力汽车特点9-10
• 1.2.2 混合动力汽车的分类10-11
• 1.3 装配 CVT 的混合动力汽车发展现状11-16
• 1.3.1 国外发展现状11-14
• 1.3.2 国内发展现状14-16
• 1.4 CVT 控制策略概述16-17
• 1.5 本文研究对象和主要研究内容17-20
• 1.5.1 本文研究对象17-18
• 1.5.2 本文主要研究内容18-20
• 2 CVT 速比匹配分析20-40
• 2.1 动力源功率20-21
• 2.1.1 电机的机械功率20
• 2.1.2 发动机功率20-21
• 2.1.3 PHEV 动力源的功率21
• 2.2 发动机驱动模式最佳经济性工况21-24
• 2.2.1 发动机万有特性分析21-22
• 2.2.2 发动机最佳经济性工况点的确定22-24
• 2.3 纯电动模式最佳经济性工况点24-26
• 2.3.1 电动机效率特性分析24
• 2.3.2 电动机最佳经济性工况点的确定24-26
• 2.4 多动力源工作模式 CVT 速比匹配分析26-27
• 2.4.1 能量管理策略分析26-27
• 2.4.2 发动机效率模型27
• 2.5 混合驱动模式最佳经济性工况点27-31
• 2.5.1 动力源系统效率模型28
• 2.5.2 动力源最佳经济性工况点的确定28-31
• 2.6 行车充电模式最佳经济性工况31-35
• 2.6.1 动力源系统效率模型31-32
• 2.6.2 动力源最佳经济性工况点的确定32-35
• 2.7 驱动模式 CVT 目标速比35-38
• 2.8 本章小结38-40
• 3 整车经济性仿真分析40-58
• 3.1 能量管理策略40-42
• 3.2 经济性分析数学模型42-50
• 3.2.1 NEDC 循环工况42-43
• 3.2.2 汽车工况的计算43-45
• 3.2.3 动力源工况的计算45
• 3.2.4 CVT 效率模型45-47
• 3.2.5 动力电池模型47-49
• 3.2.6 经济性指标的计算49-50
• 3.2.7 数学模型参数值50
• 3.3 计算机仿真及结果分析50-55
• 3.3.1 动力源工况分析52-55
• 3.3.2 能耗成本分析55
• 3.4 本章小结55-58
• 4 PHEV 急加速工况 CVT 控制策略58-72
• 4.1 CVT 控制策略简介58-59
• 4.2 汽车动力传动系统数学模型59-66
• 4.2.1 驾驶员需求转矩59-60
• 4.2.2 发动机模型60-62
• 4.2.3 电动机模型62
• 4.2.4 CVT 模型62-63
• 4.2.5 主减速器模型63-64
• 4.2.6 整车模型64-65
• 4.2.7 传动系统模型65
• 4.2.8 数学模型参数值65-66
• 4.3 汽车动态过程分析66
• 4.4 汽车急加速过程仿真分析66-68
• 4.5 汽车急加速过程性能改善及分析68-70
• 4.5.1 CVT 速比变化率及电动机补偿转矩分析68-69
• 4.5.2 性能改善后仿真结果分析69-70
• 4.6 本章小结70-72
• 5 全文总结72-74
• 5.1 论文主要研究工作及结论72
• 5.2 研究展望72-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 附录80

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