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Plug-in混合动力汽车控制策略研究

作　者: 杨攀
导　师: 赵又群
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 车辆工程
关键词: Plug-in 混合动力公交车参数匹配控制策略仿真分析
分类号: U469.722
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文对一款公交车的动力系统进行了重新设计,将其改为Plug-in混合动力汽车,并主要对控制策略进行了分析和开发,使该汽车在动力性,燃油经济性等方面达到了设计要求。Plug-in混合动力汽车是普通混合动力汽车向纯电动汽车发展的一个理想的过渡产品,既有混合动力汽车的优点,又可以纯电动的行驶较远的距离。尤其根据城市公交车运行的特点,把Plug-in混合动力方案用到公交车上,在公交车的节能减排方面可以起到很好的效果。Plug-in混合动力汽车开发的核心和基础是控制策略和参数匹配。本文首先在现有方案的基础上,对动力系统的关键部件进行了进一步的计算和选型,确定了动力系统的匹配方案。然后在基于MATLAB/Simulink的仿真软件ADVISOR中建立了各部件的模型,进而建立了整车的仿真模型。在此基础上,本文对Plug-in混合动力公交车的控制策略进行了研究。要达到好的节能减排效果,关键在控制策略。本文在对Plug-in混合动力公交车工作模式分析的基础上制定了控制策略,绘制了控制算法流程图,并将控制策略嵌入到仿真软件ADVISOR中,供仿真分析时调用。最后调用整车模型和控制策略进行仿真分析。在仿真分析时,本文使用的是能够代表中国城市道路总体状况的中国典型城市客车循环工况。本文着重在动力性和燃油经济性对仿真结果进行了分析。此外,还将模型在匀速下进行了纯电动的仿真,以考察Plug-in混合动力公交车的纯电动行驶能力。从模型的仿真结果可以看出,整车的动力能和燃油经济性达到了设计目标的要求,发动机、电机、电池工作情况良好,在达到动力性和燃油经济性要求的情况下,基本工作在高效区域。此外,电池的选择也能满足纯电动行驶里程的要求。这说明本文采用的参数匹配方法以及制定的控制策略行之有效,为后续的优化设计工作以及以后混合动力技术的发展提供了有利的依据。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-19
  1.1 Plug-in 的研究背景  12
  1.2 Plug-in HEV 的研究现状  12-16
    1.2.1 Plug-in HEV 的国外研究现状  12-15
    1.2.2 Plug-in HEV 的国内研究现状  15-16
  1.3 Plug-in HEV 的关键技术  16-18
    1.3.1 整车动力系统参数匹配与控制策略  16
    1.3.2 Plug-in HEV 对动力电池的要求  16-17
    1.3.3 Plug-in HEV 对充电基础设施的要求  17
    1.3.4 Plug-in HEV 对电机的要求  17-18
  1.4 课题的来源和本文的主要研究内容  18-19
第二章混合动力系统的原理和Plug-in HEV 构型分析  19-26
  2.1 混合动力汽车的定义  19
  2.2 混合动力汽车的分类  19-20
    2.2.1 从发动机、电机和电池的组合形式分类  19
    2.2.2 从内燃机和电池提供动力的比例分类  19-20
  2.3 Plug-in HEV 整车动力系统构型分析  20-24
    2.3.1 串联Plug-in HEV 结构分析  21-22
    2.3.2 并联Plug-in HEV 结构分析  22-23
    2.3.3 混联Plug-in HEV 结构分析  23-24
  2.4 Plug-in HEV 混合动力系统构型的选择  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 Plug-in 并联混合动力客车参数匹配  26-40
  3.1 Plug-in 混合动力客车整车设计方案  26-27
    3.1.1 混合动力客车的整车参数  26
    3.1.2 混合动力客车的设计方案  26-27
    3.1.3 Plug-in 并联混合动力客车性能指标  27
  3.2 混合动力客车功率匹配  27-31
    3.2.1 混合动力客车功率匹配基本原则  27-28
    3.2.2 混合动力客车功率匹配  28-31
  3.3 关键部件功率匹配与选型  31-39
    3.3.1 混合动力客车发动机参数匹配与选型  31-34
    3.3.2 混合动力客车电机参数匹配和选型  34-37
    3.3.3 混合动力客车电池参数匹配  37-38
    3.3.4 混合动力客车变速器速比选择  38-39
  3.4 本章小结  39-40
第四章 Plug-in 并联混合动力客车控制策略研究  40-52
  4.1 并联混合动力汽车常用控制策略  40-43
    4.1.1 电动助力控制策略  40-41
    4.1.2 实时控制策略  41-42
    4.1.3 模糊逻辑控制策略  42-43
  4.2 Plug-in 混合动力汽车的工作模式  43-46
    4.2.1 电量消耗模式  44-45
    4.2.2 电量保持模式  45
    4.2.3 充电模式  45-46
  4.3 Plug-in 混合动力客车控制策略分析  46-47
    4.3.1 “电量消耗-纯电动”模式的控制策略  46
    4.3.2 “电量消耗-混合动力”模式的控制策略  46
    4.3.3 “电量保持”模式的控制策略  46-47
  4.4 Plug-in 混合动力汽车的控制策略的实现  47-50
    4.4.1 控制策略类型的选择  47
    4.4.2 控制策略算法的实现  47-50
  4.5 本章小结  50-52
第五章 Plug-in 并联混合动力客车建模与仿真  52-71
  5.1 仿真软件ADVISOR 介绍  52-54
    5.1.1 ADVISOR 的主要特点  52-53
    5.1.2 ADVISOR 的内部模块  53-54
  5.2 关键部件在ADVISOR 中的建模实现  54-60
    5.2.1 整车模块  54-55
    5.2.2 发动机模块  55-56
    5.2.3 电机模块  56-57
    5.2.4 电池模块  57-59
    5.2.5 变速器模块  59
    5.2.6 车轮模块  59-60
  5.3 控制策略在ADVISOR 中的实现  60-65
    5.3.1 发动机开关/模块  60-62
    5.3.2 发动机开/关模块的修改  62
    5.3.3 均衡功率模块  62-64
    5.3.4 功率均衡模块的修改  64-65
  5.4 仿真结果与分析  65-70
    5.4.1 纯电动仿真  66-67
    5.4.2 中国城市综合工况仿真  67-70
  5.5 本章小结  70-71
第六章总结与展望  71-73
  6.1 全文总结  71
  6.2 研究展望  71-73
参考文献  73-76
致谢  76-77
在学期间的研究生成果及发表的学术论文  77
  参与的项目  77
  发表的学术论文  77

Plug-in混合动力汽车控制策略研究

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