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插电式混合动力校车动力系统匹配与控制策略研究

作　者: 翟正锟
导　师: 崔俊杰
学　校: 中北大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: 插电式混合动力校车动力参数匹配 ADVISORE二次开发仿真
分类号: U469.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

随着汽车保有量急剧增长、能源危机加剧以及环境问题日益突出，混合动力汽车的研发得到各级政府、汽车企业以和科研机构的大力支持。校车作为汽车市场的一个重要组成部分，并且越来越受到人们的重视。目前，对于混合动力轿车、混合动力客车以及混合动力越野汽车都已有了较多的研究，但对于校车在插电式混合动力方面的研究还不是特别深入。插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，简称PHEV）是一种新型的混合动力电动汽车，尤其是可以利用外部电网对其进行充电，它不仅保有传统混合动力汽车的的优点，而且在动力性、节能减排和续航能力方面更为突出。本文以某型校车为参照车型，对其进行插电式混合动力方面的研究。首先根据校车的运行工况特点和车身结构，通过对串联式、并联式、混联式动力传动结构的比较，确定该插电式混合动力校车采用串联式动力结构。作为插电式混合动力校车，最大的优点就是在确保动力性的前提下，提高校车的燃油经济性和降低尾气排放。为实现这一目标，经过数学计算，决定采用大功率电机和功率较小的发动机。电池作为插电式混合动力校车的重要部件之一，因此电池的选择尤为重要。由于要利用外部电网对其进行充电，同时保证一次充电续航距离大于50km，因此电池就需要较大的容量。由于动力系统采用串联式动力系统，电机作为唯一的驱动源，电池的充放电频率非常高。根据以上要求，通过对不同种类电池性能的比较，决定采用锂离子电池作为校车的电池。温度作为蓄电池的重要影响因素，为了保证蓄电池的性能和延长寿命，本文对蓄电池设计了散热系统。控制策略作为插电式混合动力校车研究重点内容，它是校车能否实现提高燃油经济性和降低排放的关键。通过对不同控制模式的研究，决定采用开关型控制策略，它能使发动机始终处于最经济区域运转，避免发动机频繁低速启动。最后在MATLAB/SUMILINK的环境下，对ADVISOR进行二次开发，建立插电式混合动力校车模型，在典型的NEDC循环工况下，进行仿真计算。并对ADVISOR的二次开发做出了比较详细的描述。通过对仿真结果的分析研究，校车的燃油经济性和排放性有较大的提高，为今后插电式混合动力在校车方面的研究提供了参考和理论依据。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-24
  1.1 研究背景与意义  11-12
  1.2 混合动力汽车(HEV)发展概况  12-19
    1.2.1 国外发展概况  12-17
    1.2.2 国内发展概况  17-19
  1.3 插电式混合动力校车发展与展望  19-23
    1.3.1 校车发展概况  19-22
    1.3.2 发展插电式混合动力校车研究的必要性  22-23
  1.4 论文研究主要内容  23-24
第二章插电式混合动力系统结构研究  24-31
  2.1 插电式混合动力汽车动力系统特点  24
  2.2 插电式混合动力汽车动力系统分类及分析  24-29
    2.2.1 串联式结构分析  24-26
    2.2.2 并联式结构分析  26-28
    2.2.3 混联式结构分析  28-29
  2.3 动力系统结构的确定  29-30
  2.4 本章小结  30-31
第三章动力系统部件确定及参数匹配  31-49
  3.1 校车整车基本参数及性能指标  31-32
  3.2 动力部件的选择  32-40
    3.2.1 电机选型及参数匹配  32-36
    3.2.2 校车发动机-发电机选型及参数匹配  36-37
    3.2.3 蓄电池选型与参数匹配  37-40
  3.3 传动系速比计算与确定  40-41
  3.4 电池组整车布置及热量管理  41-48
    3.4.1 温度对电池组性能的影响  41-42
    3.4.2 常见的动力锂电池包散热系统  42-44
    3.4.3 电池包的布置及热量管理  44-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章动力系统控制策略研究  49-64
  4.1 串联式相应控制策略  49-53
    4.1.1 串联式控制策略分类  49-52
    4.1.2 控制策略的确定  52-53
  4.2 串联式 PHEV 校车动力系统工作模式  53-55
  4.3 开关型能量控制策略设计  55-63
    4.3.1 初始化模式  58-59
    4.3.2 故障模式  59
    4.3.3 诊断检测模式  59-60
    4.3.4 终止模式  60
    4.3.5 正常工作模式  60-61
    4.3.6 正常工作模式子模式  61-63
  4.4 本章小结  63-64
第五章插电式混合动力系统建模与仿真 5.1 仿真软件简介  64-85
  5.1 仿真软件简介  64-67
    5.1.1 仿真软件作用  64-65
    5.1.2 ADVISOR 软件  65-67
  5.2 ADVISOR 关于串联式 PHEV 校车二次开发  67-72
    5.2.1 ADVISOR 整车参数修改  67-68
    5.2.2 ADVISOR 驱动电机参数修改  68-69
    5.2.3 ADVISOR 发动机参数修改  69-70
    5.2.4 ADVISOR 蓄电池参数修改  70-71
    5.2.5 ADVISOR 车轮参数修改  71
    5.2.6 ADVISOR 修改模块载入及运行  71-72
  5.3 仿真测试及分析  72-84
    5.3.1 仿真参数设置  72-74
    5.3.2 仿真结果  74-84
  5.4 本章小结  84-85
第六章总结与展望  85-87
  6.1 全文总结  85-86
  6.2 研究展望  86
  6.3 创新点  86-87
参考文献  87-91
攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果  91-92
致谢  92-93

插电式混合动力校车动力系统匹配与控制策略研究

内容摘要

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