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无级变速器混合动力电动汽车控制策略研究

作　者: 胡国宾
导　师: 赵广耀
学　校: 东北大学
专　业: 车辆工程
关键词: 混合动力电动汽车无级变速器模糊控制 ADVISOR 仿真
分类号: U469.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

环境恶化和能源危机是当今对全球影响最大的两个问题,更是现代汽车工业可持续发展所面临的两大难题。研究开发低排放、低能耗的新型节能环保汽车能够有效改善环境质量和减缓能源压力,对于中国民族汽车工业的生存和发展也是很重要的事情。由传统内燃机汽车和纯电动汽车结合而来的混合动力电动汽车是当前最具可行性的环保节能型汽车,成为了汽车行业研究开发的热点之一。本文以无级变速器混联式混合动力电动汽车为研究对象。无级变速传动是汽车理想的传动方式,目前金属带式无级变速器已经获得了较为广泛的应用。无级变速传动与混合动力系统的结合能够实现高性能、低油耗和低排放的目标,进行混合动力电动汽车无级变速系统匹配及控制策略的研究具有重要的理论意义和工程实用价值。本文设计分析了ISG型混联式混合动力系统结构,以试验建模方法建立了发动机、电动机及蓄电池等部件的数学模型,并在ADVISOR基础上建立了仿真模型。分析了金属带传动系统基本结构和工作原理,建立了金属带传动的数学模型。对混合动力电动汽车的控制策略进行了研究,详细分析了混合动力电动汽车的八种运行模式,给出了各种模式之间相互转换的条件,并制定了相应的无级变速器和发动机及电动机的匹配控制策略。最后结合本文研究的无级变速ISG型混联式混合动力系统,在ADVISOR2002软件基础上对其进行二次开发,结合本文制定的整车模糊逻辑控制策略模块建立整车仿真模型,并对该系统进行了动力性和燃油经济性仿真计算。对仿真结果进行分析表明,本文设计的混合动力系统及控制策略能够达到较好的节能减排的设计目标。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-22
  1.1 选题背景及意义  10-12
    1.1.1 能源紧缺及环境恶化的紧迫性  10-11
    1.1.2 新能源汽车对我国民族汽车工业发展的重要意义  11-12
  1.2 国内外混合动力电动汽车的发展现状  12-13
  1.3 HEV的原理及特点  13-16
    1.3.1 HEV具有很好的节油和排放优势  14
    1.3.2 HEV的续航里程长  14-15
    1.3.3 非稳态工况的适应性  15
    1.3.4 HEV结构复杂成本高  15-16
  1.4 HEV的分类及系统结构  16-19
    1.4.1 串联式混合动力电动汽车  16-17
    1.4.2 并联式混合动力电动汽车  17-18
    1.4.3 混联式混合动力电动汽车  18-19
  1.5 HEV控制策略的研究现状  19-21
  1.6 本文的主要研究内容  21-22
第2章 PSHEV结构分析及仿真建模  22-38
  2.1 PSHEV系统结构设计及分析  22-24
  2.2 汽车动力学方程  24-25
  2.3 PSHEV的仿真建模  25-37
    2.3.1 HEV仿真建模方法  26-27
    2.3.2 PSHEV整车仿真模型的建立  27-29
    2.3.3 发动机转矩及排放模型  29-33
    2.3.4 ISG和电动机及控制器模型  33-35
    2.3.5 整车其它部分模型  35-37
  2.4 本章小结  37-38
第3章 CVT控制策略的研究  38-54
  3.1 CVT的发展及现状概述  38-39
  3.2 CVT的基本结构和工作原理  39-41
  3.3 CVT传动的数学模型  41-47
    3.3.1 CVT传动速比及速比范围  41-43
    3.3.2 主、从动轮的轴向夹紧力  43-46
    3.3.3 整车传动系统模型  46-47
  3.4 CVT控制策略  47-52
    3.4.1 实现发动机燃油经济最优化的算法  47-48
    3.4.2 模糊逻辑控制算法  48-52
  3.5 本章小结  52-54
第4章 HEV控制策略研究  54-62
  4.1 HEV控制策略综述  54-56
  4.2 发动机最优工作曲线控制策略  56-58
    4.2.1 纯电动工况  57
    4.2.2 传统行驶工况  57
    4.2.3 急加速或上坡混合驱动工况  57-58
    4.2.4 行车充电及再生制动工况  58
    4.2.5 停车充电工况  58
  4.3 模糊逻辑控制策略  58-60
    4.3.1 模糊推理系统结构  59
    4.3.2 控制器变量的隶属函数  59-60
    4.3.3 模糊逻辑控制规则  60
  4.4 本章小结  60-62
第5章 CVT-PSHEV匹配控制的研究  62-76
  5.1 CVT混联式混合动力系统的运行模式  62-67
    5.1.1 车辆低速起步  63
    5.1.2 ISG起动发动机  63-64
    5.1.3 车辆正常行驶  64
    5.1.4 行车ISG发电  64-65
    5.1.5 车辆急加速或上坡  65
    5.1.6 低速行车(串联行驶)  65-66
    5.1.7 再生制动回收能量  66
    5.1.8 停车充电  66-67
  5.2 发动机&电动机转速调节特性  67-70
    5.2.1 发动机转速调节特性  68-69
    5.2.2 电动机转速调节特性  69-70
  5.3 CVT-发动机&电动机匹配控制策略  70-75
    5.3.1 起步工况  71-72
    5.3.2 加速工况  72-73
    5.3.3 减速制动工况  73-75
  5.4 本章小结  75-76
第6章基于ADVISOR的系统仿真分析  76-88
  6.1 ADVISOR的系统结构与工作原理  76-77
  6.2 ADVISOR的系统功能  77-82
    6.2.1 定义仿真车辆的参数  77-80
    6.2.2 运行仿真  80-82
    6.2.3 仿真结果  82
  6.3 ADVISOR二次开发  82-83
  6.4 仿真结果及分析  83-87
  6.5 本章小结  87-88
第7章总结与展望  88-90
参考文献  90-94
致谢  94

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