插电式电动汽车的控制策略研究与仿真分析

发布时间：2017-04-01 20:13

  本文关键词：插电式电动汽车的控制策略研究与仿真分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源问题越来越受到人们的重视,节能减排成为全球关注的焦点,汽车业因此也面临着新的挑战。为了减少汽车的燃油消耗,降低有害气体的排放,混合动力汽车和纯电动汽车成为研究的重点。传统混合动力汽车虽然能在一定程度上减少燃油消耗,但归根结底无法从根本上实现燃油替代,纯电动汽车可以实现零油耗、零排放,但续驶里程较短。在这种形势下,综合了二者优点的插电式电动汽车(Plug-in Electric Vehicle)成为近些年研究的热点。插电式电动汽车是可通过外部电网进行充电的新类型电动汽车。 插电式电动汽车中的混合动力型(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)可分为串联式、并联式和混联式三种。通过比较三种类型的特点,并结合课题实际情况,确定本文采用的动力总成类型为串联式,即插电式串联混合动力电动汽车。动力电池和电机是PHEV动力总成区别于传统汽车的主要部分,也是体现PHEV节约燃油消耗优势所在,因而部件的性能非常重要。在常见的几种电池类型中,锂离子电池具有更高的比能量、比功率和能量密度,同时具有深度充放电能力强,寿命长等特点,成为最合适的选择方案;永磁同步电机效率高、体积小、功率密度大,适合做驱动电机使用。PHEV必须满足一定的性能要求,因此需要对动力总成各部件进行合理的匹配。根据国家发展和改革委员会提出的《纯电动乘用车技术条件》标准,以动力性能为目标,对电机、电池、传动系速比进行参数设计。发动机——发电机组到驱动电机之间经过了化学能——机械能——电能——机械能的转变,效率降低,因此需要将发动机和发电机同时控制在相同的高效工作区域。 整车控制策略是实现PHEV控制的核心。本文分析了CD模式(Charge-Depleting Mode)下纯电动策略和以电为主的混合策略的特点,选用以电为主的混合策略,建立逻辑门限值控制策略,并详细介绍了控制原理和算法,包括电池独立驱动、发动机——发电机组和电池联合驱动、发动机——发电机组独立驱动以及再生制动等工况的控制,同时绘制了控制流程图。最后在MATLAB/Simulink环境下建立控制策略模型,生成可供CRUISE软件使用的.DLL文件。建模过程中涉及到功率分配、发动机开关控制、再生制动控制、发动机工作点控制等模块,运用到的MATLAB/Simulink工具包括积分器、查表模块、逻辑判断和开关等。 AVL CRUISE是一款前向仿真软件,可以模拟真实的操作,因此以CRUISE为仿真平台,搭建整车模型,建立总线连接,运用控制策略对整车模型进行控制。仿真结果显示动力总成部件的参数匹配是合理的,控制策略对各部分的控制也是行之有效的。 本文的研究内容为进一步开发插电式电动汽车提供了帮助。
【关键词】：插电式电动汽车 整车控制策略 CRUISE建模
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11-12
• 1.2 新型汽车的发展方向12-13
• 1.3 混合动力汽车分类及特点13-15
• 1.4 混合动力汽车的发展状况15-17
• 1.5 本文研究内容17-19
• 第二章 插电式电动汽车概述19-29
• 2.1 相关术语介绍19
• 2.2 插电式电动汽车性能优势19-21
• 2.3 插电式电动汽车的结构特点21-24
• 2.3.1 串联式PHEV21-22
• 2.3.2 并联式PHEV22-24
• 2.3.3 混联式PHEV24
• 2.4 动力总成系统部件类型24-27
• 2.4.1 电机类型25
• 2.4.2 动力电池类型25-26
• 2.4.3 发动机类型26-27
• 2.5 动力总成方案拟定27
• 2.6 本章小结27-29
• 第三章 插电式电动汽车参数匹配29-37
• 3.1 参考车型的基本参数和性能指标29-30
• 3.2 电动机参数设计30-32
• 3.2.1 电机峰值功率和额定功率的估算30-31
• 3.2.2 电机最高转速n_(max) 、额定转速n_r 的确定31-32
• 3.2.3 电机额定电压的确定32
• 3.3 电池参数设计32-34
• 3.4 传动系速比设计34-35
• 3.5 发动机——发电机组参数设计35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第四章 插电式电动汽车的控制策略37-53
• 4.1 插电式电动汽车控制策略概述37-38
• 4.2 插电式电动汽车的逻辑门限控制策略的选用38-40
• 4.2.1 纯电动策略39
• 4.2.2 以电为主的混合策略39-40
• 4.3 动力系统工作模式40-41
• 4.4 整车控制策略制定41-50
• 4.4.1 扭矩输出控制模块43-46
• 4.4.2 电机的输入和输出模块46-47
• 4.4.3 电池的输入输出模块47-48
• 4.4.4 发动机——发电机组开关模块48-49
• 4.4.5 发动机——发电机组输出控制模块49-50
• 4.5 本章小结50-53
• 第五章 插电式电动汽车的建模及整车性能仿真53-67
• 5.1 CRUISE 软件介绍53-54
• 5.2 插电式电动汽车整车模型的建立54-56
• 5.3 控制策略模型的建立56-61
• 5.3.1 功率分配模块58
• 5.3.2 发动机开关控制模块58-59
• 5.3.3 制动控制模块59-60
• 5.3.4 其他控制模块60-61
• 5.4 整车性能仿真结果与分析61-65
• 5.4.1 动力性仿真结果62
• 5.4.2 电机、发动机工作情况62-63
• 5.4.3 电池SOC 变化63-64
• 5.4.4 经济性仿真结果64-65
• 5.5 本章小结65-67
• 第六章 全文总结67-69
• 参考文献69-72
• 致谢72

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 明振海;混合动力客车动力系统匹配与控制策略研究[D];中北大学;2012年

2 赵凯清;基于电池安全与寿命的PHEV控制策略研究[D];吉林大学;2012年

3 吴为理;插电式混合动力汽车动力耦合系统设计及应用研究[D];华南理工大学;2012年

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本文编号：281217