混合动力汽车工作模式研究及分离离合器控制策略

【摘要】：随着全球石油资源的日益枯竭与各国法规对汽车排放的要求越来越高,由于大容量动力电池在近期难以取得突破性的进展,因此限制了纯电动汽车的开发,各大汽车公司均将目光投向了混合动力汽车,混合动力汽车将在相当长的时间内发挥其优势。混合动力汽车具有发动机和电机两种动力源,根据这两种动力源的不同工作模式可组合混合动力汽车多种工作模式,但是,为了车辆具有更好的驾驶性能、燃油经济性以及低排放性能。汽车行驶过程中会发生合理的模式转换,然而,这些模式切换过程可能包括了发动机的起动或退出工作状态、离合器结合或分离以及发动机和电机扭矩分配等,可能会引起系统运行状态的变化以及发动机和电机目标扭矩的突变,倘若控制不当,易导致系统输出扭矩产生较大的波动,对整车的动力性和平顺性产生严重的影响。因此混合动力汽车工作模式切换过程控制问题己成为推进混合动力汽车产业化的关键技术之一。基于此,本文主要从以下几个方面进行了研究：(1)分析混合动力系统的结构特点,研究混合动力汽车工作模式类型,并对各模式下的混合动力传动系统的动力学方程进行分析,为便于制定相应的模式切换控制策略,将驱动模式切换过程根据离合器状态变化进行归类。(2)分析混合动力汽车工作模式划分原则,研究模式切换条件以及发动机和电机目标扭矩的确定,制定模式切换策略以及扭矩协调控制策略,在三类模式切换中各取一种典型切换为例,做详细分析,分析模式切换各阶段动力学方程。(3)研究混合动力系统中的关键部件——分离离合器的工作原理,对模式切换过程中分离离合器接合过程和分离过程的控制策略进行研究,并基于模糊控制,完成分离离合器模糊控制器的设计。(4)在MATLAB/Simulink环境下,搭建混合动力汽车模式切换策略模型、扭矩分配策略模型、以及分离离合器控制策略模型,通过对模式切换过程的仿真分析,仿真结果验证了所建立的控制策略的有效性。 【关键词】：混合动力汽车 工作模式切换 分离离合器 控制策略 建模与仿真
【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】：

• 摘要7-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 课题背景及意义15-16
• 1.2 混合动力汽车分类16-19
• 1.2.1 串联式混合动力系统结构17
• 1.2.2 并联式混合动力系统结构17-18
• 1.2.3 混联式混合动力系统结构18-19
• 1.3 混合动力汽车工作模式研究现状19-20
• 1.4 分离离合器控制策略的研究现状20-22
• 1.5 本文主要研究内容22-23
• 第二章 混合动力系统结构特性及其工作模式23-35
• 2.1 混合动力系统结构分析23-24
• 2.2 混合动力汽车工作模式24-30
• 2.2.1 动力系统转动惯量简化24-25
• 2.2.2 混合动力汽车工作模式分析25-30
• 2.3 不同工作模式切换分析30-32
• 2.4 模式切换过程性能分析32-34
• 2.4.1 冲击度33
• 2.4.2 滑摩功33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 混合动力汽车工作模式切换控制策略研究35-55
• 3.1 工作模式切换控制策略35-40
• 3.1.1 工作模式切换过程扭矩预分配策略35-37
• 3.1.2 模式切换条件确定37-39
• 3.1.3 各模式目标扭矩的确定39-40
• 3.2 扭矩协调控制策略40-41
• 3.3 工作模式切换过程分析41-50
• 3.3.1 纯电动到发动机模式切换过程41-46
• 3.3.2 发动机到联合驱动模式切换过程46-47
• 3.3.3 发动机到纯电动模式切换过程47-50
• 3.4 工作模式切换过程控制策略建模50-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 分离离合器控制策略研究55-65
• 4.1 分离离合器工作原理分析及建模55-58
• 4.2 模式切换过程分离离合器控制策略58-61
• 4.2.1 模式切换过程分离离合器接合过程的控制策略58-60
• 4.2.2 模式切换过程分离离合器分离过程的控制策略60-61
• 4.3 分离离合器模糊控制研究61-64
• 4.4 本章小结64-65
• 第五章 模式切换控制策略仿真验证与分析65-72
• 5.1 工作模式切换过程控制策略仿真结果分析65-69
• 5.1.1 纯电动到发动机切换过程仿真分析65-67
• 5.1.2 发动机到联合驱动切换过程仿真分析67-68
• 5.1.3 发动机驱动到纯电动切换过程仿真分析68-69
• 5.2 切换过程分离离合器控制策略仿真结果分析69-71
• 5.2.1 纯电动到发动机切换过程离合器控制仿真69-70
• 5.2.2 发动机驱动到纯电动切换过程离合器控制仿真70-71
• 5.3 本章小结71-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 总结72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况77

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