混合动力汽车双模EVT构型分析
本文关键词: 混合动力 功率分流式 EVT 双模 机械点 出处:《吉林大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:功率分流式混合动力汽车具有串联式和并联式的优点,能实现发动机和车轮的转速转矩解耦,实现无极变速,因此构型也被称为电子无极变速器(EVT)。按照功率分流的方式可以分成三种单模构型:输入分流、输出分流、复合分流构型。将三种结构两两组合,可以获得双模构型,现使用的双模构型一般由输入分流和复合分流组合而成。相比于单模构型,双模构型中发动机具有更广的工作区间,并且传动效率更高。但是双模构型结构复杂,种类繁多,在构型分析,构型选择,以及控制策略方面都较为复杂。本文对功率分流式双模构型进行了构型分析,构型选择以及控制方法方面的研究。主要内容如下:1.分析已有的双模EVT构型,比较这些构型的异同。使用杠杆法对其中的一款构型进行详细分析。包括工作过程中发动机、电机的转速转矩变化,构型中固定速比功能和实现方式,以及构型的所有工作模式。2.机械点是功率分流式混合动力构型的一个重要的参数,其大小对汽车的诸多性能均有影响,并且对构型选择至关重要。本章首先分析了机械点对车辆性能的影响,包括发动机和电机的工作范围、传动效率及车辆动力性。其次着重探讨机械点的大小如何确定。最后提出了基于机械点的构型选择方法,方法可用于对输入分流、输出分流、复合分流和双模构型进行构型选择。3.由于功率分流EVT构型和AT构型都是由行星机构组合而成,因而本文参照AT的设计流程,提出了双模EVT构型的设计流程。具体步骤如下:1.传动比范围的确定,2.机械点大小的确定,3.基于机械点的构型选择,4.添加离合器,5.仿真分析验证。用此流程进行实例研究,使用Prius车型的参数,包括整车参数、性能参数、发动机参数、电机参数等,设计双模EVT的构型。最后得到了2个双模构型,3个双模+4固定速比的构型。4.选择前文设计所得构型中的一种,进行仿真分析。首先分析整车工作模式,整车控制流程,以及发动机工作点的控制方法。而后使用AMESIM软件进行整车模型的搭建,用MATLAB/Simulink搭建基于发动机最优曲线的控制算法,最后使用两者联合仿真得到车辆的动力性和经济性,并将仿真结果与Prius车型的动力性和经济性进行对比,最终得出两项性能均优于单模Prius构型的结论。从而验证设计构型的合理性,及双模对单模构型的优势。综上所述,本文提出的构型选择方法、设计流程和仿真控制方法完善了功率分流式双模EVT构型的分析、设计以及控制方法,为后续的硬件在环和实车研究打下基础。
[Abstract]:The power shunt hybrid electric vehicle has the advantages of series and parallel, it can decouple the speed and torque of the engine and the wheel, and realize the infinitesimal variable speed. Therefore, the configuration is also called EVT. According to the mode of power distribution, it can be divided into three kinds of single mode configuration: input split, output split, compound split. Two mode configuration can be obtained by combining the three structures. The current dual-mode configuration is generally composed of input shunt and compound shunt. Compared with single mode configuration, the engine in the dual-mode configuration has a wider working range and higher transmission efficiency, but the dual-mode configuration is complex and has a variety of types. The configuration analysis, configuration selection and control strategy are more complicated. The main contents are as follows: 1. Analyze the existing two-mode EVT configurations, compare the similarities and differences of these configurations. Use the lever method to analyze one of the configurations in detail. The speed and torque change of motor, the function and realization mode of fixed speed ratio in the configuration, and all the working modes of the configuration. 2. Mechanical point is an important parameter of the power shunt hybrid power configuration, and its size has an effect on the performance of the automobile. In this chapter, the influence of mechanical points on vehicle performance, including the working range of engine and motor, is analyzed. Transmission efficiency and vehicle power performance. Secondly, how to determine the size of mechanical points is discussed. Finally, a configuration selection method based on mechanical points is proposed, which can be used to separate input and output. Since the configuration of power shunt EVT and AT are composed of planetary mechanisms, this paper refers to the design flow of AT. The design flow of two-mode EVT configuration is presented. The concrete steps are as follows: 1. The determination of transmission ratio range 2. The determination of mechanical point size 3. Configuration selection based on mechanical point 4. Adding clutch 5. simulation analysis and verification. A case study is carried out with this flow. Using Prius model parameters, including vehicle parameters, performance parameters, engine parameters, motor parameters, etc. The configuration of two-mode EVT is designed. Finally, two dual-mode configurations and three dual-mode four-fixed speed-ratio configurations are obtained. One of the previously designed configurations is selected for simulation analysis. First, the working mode of the whole vehicle is analyzed, and the control flow of the whole vehicle is analyzed. And then use AMESIM software to build the whole vehicle model, use MATLAB/Simulink to build the control algorithm based on the engine optimal curve, and finally use the two simulation to get the power and economy of the vehicle. The simulation results are compared with the dynamic and economical performance of Prius vehicle, and the conclusion that the two performances are superior to the single mode Prius configuration is obtained, which verifies the rationality of the design configuration and the advantages of the dual mode to the single mode configuration. The configuration selection method, design flow and simulation control method proposed in this paper improve the configuration analysis, design and control method of power shunt dual-mode EVT, and lay the foundation for the subsequent research of hardware in loop and real vehicle.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U469.7
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本文编号:1524567
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