串并联混合动力汽车系统仿真与优化分析及其整车模拟与测控系统研究
本文选题:串并联HEV + 正向整车建模 ; 参考:《重庆大学》2016年硕士论文
【摘要】:串并联混合动力汽车因发动机与电驱动系统间的有机耦合与分工协作而具有相对复杂的系统结构与灵活多变的工作模式,其因结合了串联式与并联式HEV两者的优点而成为广泛研究与应用的热点。目前业界研究偏重于其机械系统的优化与控制,而对双电机驱动系统在其复杂工况下的运行效率通常忽略或简化处理;同时对双电机驱动系统的工作模式对动力系统整体效率的影响尚无研究;另外,针对双电机驱动耦合下的多模式动力总成实验台架,国内也尚无相关文献或报道。丰田汽车作为串并联HEV研发与量产的鼻祖与成功典范,其THS混合动力系统具有重要的参考与研究价值,其核心部件电气无级变速器(ECVT)由双电机与行星齿轮机构复合构成,具有分配发动机输出功率与实现连续传动比的双重作用。本文以2010 Prius这一典型串并联HEV为主要研究对象,首先对其混合协同驱动系统作了详细阐述,分析了其系统组成、工作模式、主要部件特性及工作原理等,并提出其混合度的定义与设计方法,奠定了本文的基本概念与理论基础。串并联混合动力汽车整车动态仿真与控制模型的分析与建立是进行整车控制与能量管理策略设计、验证与优化及整车性能仿真等研究的基础。本文对串并联混合动力汽车各动力总成部件及制动系统、传动系统与整车动力学的数学仿真模型进行了分析,运用Matlab?Simulink软件完整地建立了串并联HEV的正向整车动态仿真与控制模型,并基于该模型设计与验证了特定驾驶工况下的整车控制与能量管理策略,结果表明该模型可行、有效,并具有较大的灵活性与可移植性。混合动力系统整体效率的提升对整车燃油经济性的提高具有重要意义,然而串并联HEV复杂的运行工况与能量管理策略使得对其效率的分析与评价相对困难。本文在已建立的整车模型基础上,重点量化研究了ECVT工作模式下MG1/MG2双电机同时工作时电驱动系统的运行工况、损耗功率与效率,针对部分工况下电驱动系统损耗较大、效率极低的问题,结合发动机与电驱动系统各自损耗与效率分布规律,提出了调节发动机工作点这一优化措施,结果表明该方法可行且有效。为更好地对串并联HEV的整车模型、混合动力系统及整车控制与能量管理策略等进行研究,本文还提出并搭建了一套动态全功率整车模拟与测控系统。基于已建立的整车模型,该系统具有发动机与整车动力学实时仿真功能及“驾驶员-混合动力总成-HCU”硬件实时在环仿真与HCU快速控制器原型测试功能,可模拟整车进行全功率全工况实验,在混合动力汽车的各项研发过程中具有重要意义。
[Abstract]:Due to the organic coupling and division of labor between the engine and the electric drive system, the series-parallel hybrid electric vehicle has a relatively complex system structure and flexible working mode. Because it combines the advantages of tandem HEV and parallel HEV, it has become a hot research and application. At present, the industry pays more attention to the optimization and control of the mechanical system, but usually neglects or simplifies the operation efficiency of the double-motor drive system under its complex working conditions. At the same time, there is no research on the effect of the working mode of the dual-motor drive system on the overall efficiency of the power system. In addition, there is no related literature or report on the experimental bench of multi-mode power assembly under the dual-motor driving coupling. As the ancestor and successful example of series-parallel HEV research and development and mass production, Toyota's THS hybrid power system has important reference and research value. Its core component, electric stepless transmission (ECVT), is composed of double motor and planetary gear mechanism. It has the dual function of distributing engine output power and realizing continuous transmission ratio. In this paper, 2010 Prius, a typical series-parallel HEV, is taken as the main research object. Firstly, the hybrid cooperative drive system is described in detail, and its system composition, working mode, main component characteristics and working principle are analyzed. The definition and design method of its mixing degree are put forward, which lays the basic concept and theoretical foundation of this paper. The analysis and establishment of the dynamic simulation and control model of series and parallel hybrid electric vehicle is the basis of the design, verification and optimization of vehicle control and energy management strategy, and the simulation of vehicle performance. In this paper, the mathematical simulation models of the power components, braking system, transmission system and vehicle dynamics of series-parallel hybrid electric vehicles are analyzed. The dynamic simulation and control model of Series-parallel HEV is established by using Matlab?Simulink software. Based on the model, the strategy of vehicle control and energy management under specific driving conditions is designed and verified. The results show that the model is feasible and effective. And has greater flexibility and portability. The improvement of the overall efficiency of hybrid power system is of great significance to the improvement of fuel economy. However, it is difficult to analyze and evaluate the efficiency of series-parallel HEV because of its complex operating conditions and energy management strategies. On the basis of the established vehicle model, this paper focuses on the quantitative study of the operating conditions, power and efficiency of the electric drive system of the MG1/MG2 dual motor working at the same time in the ECVT mode, aiming at the large loss of the electric drive system under some working conditions. The problem of extremely low efficiency, combined with the law of loss and efficiency distribution of engine and electric drive system, the optimization measure of adjusting engine working point is put forward. The results show that this method is feasible and effective. In order to better study the whole vehicle model of series-parallel HEV, hybrid power system, vehicle control and energy management strategy, a dynamic full-power vehicle simulation and measurement and control system is also proposed and built in this paper. Based on the established vehicle model, the system has the functions of real-time simulation of engine and vehicle dynamics, real-time simulation of "driver-hybrid power assembly -HCU" hardware and HCU rapid controller prototype test. It can simulate the whole vehicle to carry out the full power full working condition experiment, which is of great significance in the research and development of hybrid electric vehicle (HEV).
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U469.7
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 朱利安;罗威;徐沪初;;新能源汽车革命为时尚早[J];经营者(汽车商业评论);2012年06期
2 ;汽车工程[J];公路运输文摘;2000年06期
3 徐卫国;混合动力汽车的发展状况及前景初探[J];汽车科技;2001年06期
4 王作函;环保节能是汽车动力的永恒主题——记国际先进汽车动力与能源技术研讨会[J];商用汽车;2002年07期
5 章默;;替代“动力”引领汽车发展新潮流[J];上海标准化;2006年01期
6 陈清泰;;关注汽车产业发展的政策因素[J];商用汽车;2006年10期
7 谭思敏;;“新能源”[J];汽车观察;2008年03期
8 万钢;;我国节能与新能源汽车发展模式的思考与探索[J];交通与运输;2008年02期
9 王东升;;跟汽车设计专家一起看车展[J];汽车观察;2008年05期
10 黄闽;;燃油税助推新能源汽车产业[J];企业科技与发展;2009年01期
相关会议论文 前10条
1 陈吉清;兰凤崇;杜天亚;;透透过专利信息看看全球新新能源汽汽车的发发展[A];“广汽丰田杯”广东省汽车行业第七期学术会议论文集[C];2013年
2 何海波;郑燕萍;;电动汽车动力系统关键技术发展状况[A];江苏省汽车工程学会第九届学术年会论文集[C];2010年
3 高韦韦;;汽车尾气的污染控制技术[A];成都市科技年会分会场——世界现代田园城市空气环境污染防治学术交流会论文集[C];2010年
4 李军;秦大同;;准“绿色”混合动力汽车与环境保护[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
5 费振翼;;新一代“汽车”将在新世纪崭露头角(摘要)[A];上海市老科学技术工作者协会一、二、三届学术年会论文选集[C];2006年
6 姚得强;;我国汽车业腾飞的契机——汽车动力新技术[A];2006年晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘十二省区市机械工程学会学术年会论文集(河南分册)[C];2006年
7 李海霞;;新能源汽车与复合材料技术[A];2013中国汽车工程学会年会论文集[C];2013年
8 ;已发布并实施的汽车行业国家标准名录[A];2007年度中国汽车摩托车配件用品行业年度报告[C];2008年
9 田令;张梦洁;;新能源汽车技术发展现状和趋势[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会暨2006年省汽学会理事会议资料[C];2006年
10 田令;张梦洁;;新能源汽车技术发展现状和趋势[A];第三届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2006年
相关重要报纸文章 前10条
1 本报记者 童彤;新能源汽车推广意见更显实际[N];中国经济时报;2014年
2 上海汽车工业(集团)总公司副总裁 肖国普;发展新能源汽车 我们与世界同步[N];消费日报;2007年
3 本报特派记者 刘力源;新能源汽车如何驶入“快车道”[N];文汇报;2009年
4 记者 庞东梅;新能源汽车获发展动力[N];金融时报;2009年
5 记者 高国华;新能源:汽车业驶向未来的重大选择[N];金融时报;2009年
6 本栏主持 姜海程;21世纪世界汽车发展趋势[N];中国企业报;2000年
7 本报记者 范建;中国汽车产业的春天来了吗[N];科技日报;2009年
8 本报记者 张伟;汽车产业优化布局 把握新能源契机[N];中国高新技术产业导报;2009年
9 本报记者 黄希 陈全育;航天科技“嫁接”新能源汽车[N];中国航天报;2009年
10 记者 廉维亮;民建黑龙江省委建议加快发展新能源汽车产业[N];人民政协报;2010年
相关博士学位论文 前3条
1 汪伟;汽车紧急避让操纵逆问题的建模与分析[D];南京航空航天大学;2014年
2 孙志军;我国汽车行业高新技术产业化研究[D];天津大学;2007年
3 杜峰;基于线控技术的四轮主动转向汽车控制策略仿真研究[D];长安大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 王宜非;混合动力汽车动力匹配控制方法的研究[D];沈阳理工大学;2015年
2 于泊玲;低碳绿色背景下保时捷新能源汽车在华营销策略研究[D];北京工业大学;2015年
3 解振方;基于预测的混合动力汽车最优动力分配控制策略[D];浙江工业大学;2015年
4 黄巍;新能源时代的汽车设计[D];东华大学;2015年
5 闫峰;混合动力汽车动力匹配控制系统研究[D];沈阳工业大学;2016年
6 刘盛琦;混合动力汽车智能同步变速箱控制系统设计[D];华中科技大学;2014年
7 陈小兵;并联插电式混合动力汽车能量控制策略研究[D];昆明理工大学;2016年
8 国兴;基于驾驶意图识别的插电式混合动力汽车控制策略研究[D];合肥工业大学;2016年
9 马良君;基于博弈进化算法的混合动力汽车控制策略参数优化[D];贵州大学;2016年
10 黄旭明;特斯拉汽车在中国的营销策略研究[D];长春理工大学;2016年
,本文编号:1931821
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/1931821.html