ISG轻度混合动力电动汽车控制策略的研究

【摘要】：传统内燃机汽车的使用给人类带来了严重的环境污染和石油资源危机问题，为了解决这些问题，同时具有纯电动汽车和传统内燃机汽车优点的混合动力电动汽车应运而生，并成为有效方法之一。混合动力电动汽车是发动机、电机和蓄电池协调工作的整体，其中，本文使用了集成一体化起动／发电机(Integrated Starter／Generator-ISG)技术，它是当前国际公认的、未来汽车的先进技术之一，非常适合今天及未来提高汽车经济效率及改善排放等方面的要求。 本文是以夏利7100轿车为原型进行的混合动力电动汽车控制策略的仿真研究。首先对混合动力电动汽车的结构形式和混合程度分类进行介绍，确定了本文以并联式、ISG轻度混合动力电动汽车为设计方案。其次针对确定的方案，在简要分析了ISG轻度混合动力电动汽车结构和功能的基础上，对各个部件进行选型及参数确定。再次，对并联式混合动力电动汽车的工作模式进行分析，制定了汽车在起动、巡航、加速或爬坡、怠速及减速制动时的控制策略，在综合分析了各部件特性之后，制定了适用于本系统的基于逻辑门限值的瞬时优化控制策略，并确定了燃油消耗效率的评估方法。最后，使用MATLAB／Simulink仿真工具建立了整个系统的燃油消耗评估模型，并利用建立的模型对该款混合动力车在中国典型城市公交循环工况下的燃油经济性进行仿真分析和比较。 仿真结果表明，采用了合理的控制策略和有效的控制算法的ISG轻度混合动力电动汽车的燃油消耗指标优于传统汽车，验证了ISG混合动力电动汽车动力匹配的合理性及高效性，并验证了控制策略制定的有效性，为ISG轻度混合动力电动汽车的进一步优化设计提供了参考和依据。 【关键词】：混合动力电动汽车 ISG 控制策略 仿真
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 研究的目的及意义8-9
• 1.2 国内外混合动力电动汽车的发展概况9-11
• 1.2.1 国外混合动力的发展9-10
• 1.2.2 国内混合动力的发展10-11
• 1.3 混合动力电动汽车控制策略的发展情况11-15
• 1.4 混合动力电动汽车的仿真研究15-18
• 1.5 课题来源及本文的主要研究内容18-20
• 2 混合动力电动汽车的分类及结构参数的确定20-34
• 2.1 按布置结构形式分类20-24
• 2.1.1 串联式混合动力电动汽车(Series Hybrid Electric Vehicles-SHEV)20-21
• 2.1.2 并联式混合动力电动汽车(Parallel Hybrid Electric Vehicles-PHEV)21-23
• 2.1.3 混联式混合动力电动汽车(Parallel／Series Hybrid Electric Vehicles-PSHEV)23-24
• 2.1.4 三种结构形式的混合动力电动汽车的比较24
• 2.2 按混合程度分类24-27
• 2.2.1 轻度混合动力电动汽车(Mild Hybrid Vehicle—MHV)24-25
• 2.2.2 功率混合动力电动汽车(Power Hybrid Vehicle-PHV)25-26
• 2.2.3 能量混合动力电动汽车(Energy Hybrid Vehicle-EHV)26-27
• 2.2.4 三种混合程度的混合动力电动汽车的比较27
• 2.3 结构布置形式及整车参数27-33
• 2.3.1 控制系统及结构布置形式27-28
• 2.3.2 动力元件的选型28-32
• 2.3.3 整车参数确定32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 ISG轻度混合动力电动汽车控制策略分析34-47
• 3.1 ISG轻度混合动力电动汽车控制策略思想介绍34-35
• 3.2 ISG轻度混合动力系统运行模式的分析35-38
• 3.3 ISG轻度混合动力系统动力元件特性分析38-41
• 3.3.1 发动机特性38-39
• 3.3.2 电动机特性39-40
• 3.3.3 储能元件特性40-41
• 3.4 具体控制策略思想的制定41-42
• 3.5 控制目标及评价指标42-46
• 3.5.1 SOC控制目标42
• 3.5.2 汽车燃油经济性的评价指标42-44
• 3.5.3 混合动力系统燃油消耗效率的评估44-46
• 3.6 本章小结46-47
• 4 混合动力电动汽车的仿真47-71
• 4.1 后向仿真和前向仿真的研究47-49
• 4.1.1 后向仿真方法47-48
• 4.1.2 前向仿真方法48-49
• 4.1.3 后向仿真与前向仿真的不同用途49
• 4.2 仿真前的数据准备49-56
• 4.2.1 中国典型城市公交循环标准49-50
• 4.2.2 发动机原始数据整理50-51
• 4.2.3 汽车行驶加速度曲线的确定51-53
• 4.2.4 汽车换档时机的确定53-54
• 4.2.5 中国典型城市公交循环扭矩需求曲线及转速时间曲线54-56
• 4.2.6 中国典型城市公交循环功率需求曲线56
• 4.3 ISG轻度混合动力系统仿真模型的建立56-63
• 4.3.1 MATLAB／Simulink仿真环境56-57
• 4.3.2 系统仿真逻辑57
• 4.3.3 不同条件下油耗评估的仿真模块57-63
• 4.4 仿真结果的分析63-69
• 4.4.1 未加入控制策略之前的燃油消耗63-64
• 4.4.2 加入控制策略后的SOC控制目标64-65
• 4.4.3 加入控制策略之后的燃油消耗65-66
• 4.4.4 改变行驶工况验证控制策略有效性66-68
• 4.4.5 计算和仿真误差分析68-69
• 4.4.6 试验平台的介绍69
• 4.5 本章小结69-71
• 5 总结和展望71-73
• 参考文献73-76
• 附录A 发动机特能实验数据表76-77
• 附录B 发动机万有特性曲线插值数据77-78
• 附录C 仿真前数据准备相关程序78-81
• 附录D 中国典型城市公交循环工况仿真数据统计表81-93
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况93-94
• 致谢94-95

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