并联混合动力汽车机械电控自动变速器AMT换挡规律的研究
本文选题:混合动力客车 切入点:机械电控自动变速器 出处:《江苏大学》2016年硕士论文
【摘要】:混合动力汽车作为传统汽车向纯电动汽车的过渡产品,逐渐在当今汽车市场中占据重要地位。混合动力汽车拥有两种或两种以上的动力源,目前混合动力系统的控制研究主要包括两类问题:一是稳态或动态过程中的能量分配问题;二是动态过程的动态协调控制问题,包括变速器的换档、工作模式的切换等。本文结合江苏省高校自然科学重大研究项目“混合动力电动汽车动力切换与协调控制”,以某配备机械电控自动变速器AMT的混合动力客车为例,在研究其能量管理策略的基础上,研究混合动力系统不同工作模式下的换挡规律。主要内容如下:首先,分析某型单轴并联式混合动力客车的结构特点,通过混合动力台架试验系统获得发动机、电动机的台架试验数据,分别建立了部件效率模型;并基于Cruise平台建立了混合动力客车的各部件模块和整车模型。其次,研究了该混合动力客车目前所沿用的逻辑门限能量管理策略,分析了混合动力客车的工作模式,并制定不同工作模式切换规则和转矩分配规则,在Matlab/Simulink中建立了仿真模型;针对该能量管理策略中转矩分配规则的不足之处设计了以动力源效率和尾气排放为优化目标的多目标优化算法,并对优化前后的控制策略进行仿真,仿真结果表明,优化后的控制策略能够提高车辆动力源效率并降低了尾气排放量。然后,基于上述优化后的能量管理策略,即确定了工作模式以及一定需求转矩下的转矩分配规则后,提出了混合动力系统综合效率的概念,并以该综合效率为换挡目标,选择发动机转矩、车速、电动机转矩为换挡参数,针对不同工作模式设计了三参数的效率换挡曲面,并采用模糊控制方法设计换挡模糊控制器。基于Cruise和Matlab在城市循环工况(UDC)下联合仿真,结果表明本文所设计的换挡规律能够提高车辆的燃油经济性。最后,根据已有的试验条件设计了该混合动力客车的转毂试验,将改进前的原型客车、采用优化能量管理策略后的原型客车以及采用本文设计的换挡规律的原型客车在中国典型城市公交循环工况(CCBC)中进行试验,获得了尾气排放曲线、发动机的燃油消耗以及电池的电能消耗,根据国家标准GB/T 19754-2005中电池电能的等效燃油消耗换算方法计算得到整车的综合燃油消耗。分析三次试验结果,获到如下结论:本文所设计的基于优化算法的换挡规律能够一定程度上提高车辆的燃油经济性并降低整车尾气排放。
[Abstract]:As a transition product from traditional automobile to pure electric vehicle, hybrid electric vehicle (HEV) has gradually occupied an important position in the automobile market.Hybrid vehicle has two or more kinds of power sources. At present, the control research of hybrid power system mainly includes two kinds of problems: one is the energy distribution problem in the steady or dynamic process, the other is the dynamic coordinated control problem of the dynamic process.Including transmission shift, working mode switching and so on.Combined with the important research project of natural science in Jiangsu Province, "Hybrid Electric vehicle Power switching and coordinated Control", this paper takes a hybrid electric bus equipped with mechanical electronic control automatic transmission (AMT) as an example.On the basis of studying its energy management strategy, the shift law of hybrid power system under different working modes is studied.The main contents are as follows: firstly, the structural characteristics of a single axle parallel hybrid bus are analyzed, the engine and motor test data are obtained by the hybrid power bench test system, and the component efficiency models are established respectively.Based on the Cruise platform, the modules and vehicle models of the hybrid electric bus are established.Secondly, the logic threshold energy management strategy used in the hybrid bus is studied, the working mode of the hybrid bus is analyzed, and the switching rules and torque allocation rules of different working modes are worked out, and the simulation model is established in Matlab/Simulink.Aiming at the shortcomings of torque allocation rules in the energy management strategy, a multi-objective optimization algorithm with the power source efficiency and exhaust emission as the optimization target is designed. The simulation results show that the control strategy before and after the optimization is simulated.The optimized control strategy can improve the efficiency of vehicle power source and reduce the exhaust emissions.Then, based on the above optimized energy management strategy, that is, after determining the working mode and torque allocation rules under certain torque requirements, the concept of integrated efficiency of hybrid power system is put forward, and the integrated efficiency is taken as the shift target.The engine torque, speed and motor torque are selected as gearshift parameters. A three-parameter efficiency shift surface is designed for different working modes, and a fuzzy control method is used to design a shift fuzzy controller.Based on Cruise and Matlab, the simulation results show that the shift law designed in this paper can improve the fuel economy of the vehicle.Finally, according to the existing test conditions, the rotating hub test of the hybrid electric bus is designed, which will improve the prototype bus before,The prototype bus with optimized energy management strategy and the prototype bus with shift law designed in this paper are tested in CCBCin typical cities of China, and the exhaust emission curves are obtained.The fuel consumption of the engine and the electric energy consumption of the battery are calculated according to the equivalent fuel consumption conversion method of the battery energy in the national standard GB/T 19754-2005.By analyzing the results of three experiments, the following conclusions are obtained: the shift law based on the optimization algorithm can improve the fuel economy of the vehicle and reduce the exhaust emission to a certain extent.
【学位授予单位】:江苏大学
【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:1702391
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