功率分流式混合动力系统的实时仿真平台开发及测试

发布时间：2020-10-22 00:21

　　 汽车作为人们出行应用最为广泛的交通工具,近年来的快速发展给人们带来极大便利的同时也造成了许多困扰。其中环境污染和能源危机是最为让人瞩目的两大焦点,针对这两个问题国内外做了大量的工作。其中新能源技术的推广在一定程度上缓解了这两个问题,由于混合动力汽车兼具续航里程大和低排放的特点,成为当前汽车领域研究的一大热点。本文针对一款功率分流式混合动力客车,进行了整车控制器的实时仿真平台技术研究。本文基于功率分流式混合动力系统的结构特点以及整车的运行参数,运用实验建模与理论建模相结合的方式,在MATLAB/Simulink环境下建立了混合动力系统模型。该混合动力系统模型包括:驾驶员模型、发动机模型、缓冲锁止机构模型、电机模型、主减速器模型、双行星排模型以及整车模型。并且利用杠杆模拟法对双行星排的工作模式以及在不同工作模式下的能量流动进行了详细分析,结合其工作模式对控制策略进行开发。在MATLAB/Simulink仿真环境下,对控制策略及整车部件模型进行了离线仿真完成了控制策略进行的初步验证。本文搭建了包含快速原型系统与硬件在环系统在内的实时仿真系统。快速原型系统通过自动代码生成工具ECUCoder将在MATLAB/Simuink中搭建的控制策略模型转化为C代码,利用MeCa将C代码下载到快速原型下位机,在MeCa中建立快速原型控制器控制策略参数的上位机监控和标定界面。硬件在环系统将混合动力系统的仿真模型生成dll文件,下载到NI PXI实时控制器当中,利用Veristand软件进行配置,在Workspace中建立仿真模型的监控以及标定界面。通过CAN通讯和I/O通讯将快速原型系统和硬件在环系统连接在一起构成实时仿真系统,对控制策略的实时性以及功能性进行验证。本文利用搭建的实时仿真系统对功率分流式混合动力客车的整车控制策略进行实时仿真测试,测试内容包括未包含驾驶员的开环测试和包含驾驶员的闭环测试。测试结果表明:整车的0-50km/h的加速时间为17.9s,最高车速为121km/h,满足混合动力客车的动力性要求;以CCBC为验证工况,整车跟随车速差绝对值的最大值为1.7km/h,满足仿真的车速要求;电池SOC维持在52%-57.2%,符合电池高效工作区。仿真结果表明搭建的实时仿真平台能够有效地对控制策略进行实时性以及功能性验证。
【学位单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.7
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 混合动力汽车分类及特点
        1.2.1 串联式混合动力系统
        1.2.2 并联式混合动力系统
        1.2.3 混联式混合动力系统
    1.3 功率分流式混合动力系统
    1.4 实时仿真系统国外内现状
        1.4.1 实时仿真仿真概述
        1.4.2 实时仿真系统国内外发展现状
    1.5 本文主要研究内容
第二章 CHS双行星排功率分流式混合动力系统建模
    2.1 CHS双行星排功率分流式混合动力系统
    2.2 混合动力系统建模
        2.2.1 驾驶员模型
        2.2.2 发动机模型
        2.2.3 缓冲锁止组合机构模型
        2.2.4 电机模型
        2.2.5 动力电池模型
        2.2.6 行星排模型
        2.2.7 主减速器模型
        2.2.8 整车纵向动力学模型
    2.3 本章小结
第三章 双行星排工作模式分析及其控制策略
    3.1 CHS功率分流式混合动力系统工作模式分析
        3.1.1 纯电动模式
        3.1.2 混动模式
        3.1.3 能量回馈模式
        3.1.4 停车充电模式
    3.2 整车控制系统架构
    3.3 基于逻辑门限值规则的整车控制策略
        3.3.1 整车工作模式管理
        3.3.2 能量管理算法
        3.3.3 发动机工作状态管理
    3.4 本章小结
第四章 混合动力系统实时仿真平台搭建
    4.1 快速原型系统
        4.1.1 快速原型控制器硬件
        4.1.2 快速原型系统软件
    4.2 硬件在环系统
        4.2.1 硬件在环系统硬件
        4.2.2 硬件在环系统软件
    4.3 快速原型系统和硬件在环系统构成实时仿真系统
    4.4 本章总结
第五章 实时仿真系统的测试应用
    5.1 无驾驶员模型的开环测试
    5.2 有驾驶员模型的闭环测试
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
攻读学位期间的研究成果
    A.作者在攻读硕士期间发表的论文
    B.作者在攻读硕士期间参与的科研项目
参考文献
致谢

【参考文献】

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本文编号：2850809