并联PHEV动力匹配与能量管理策略研究
发布时间：2021-11-18 02:58
面对日益严峻的环境污染和化石能源危机,低油耗、低排放的新型汽车成为如今汽车工业发展的新方向。插电式混合动力汽车作为传统汽车产业向纯电驱动的重要过渡产品,是目前解决电池技术不成熟、充电基础设施不足、难以可持续发电等难题的理想选择。动力系统的匹配与能量管理策略的设计作为插电式混合动力汽车的核心技术,对插电式混合动力汽车节能减排的作用有重要的影响,是混合动力汽车领域的研究热点。本文以并联插电式混合动力汽车为研究对象,围绕动力系统匹配和能量管理策略展开研究。根据整车在各种模式下的动力性指标以及纯电续驶里程指标,采用传统动力性匹配的方法对动力系统参数进行计算,得到满足要求的动力系统参数。基于瞬时等效油耗最低策略,对其在不同出行里程、不同电量和不同行驶工况下的电能使用规律和扭矩分配规律进行分析,得到其电池电量使用规律和扭矩分配规律。针对优化策略计算量大难以应用实车的缺点,基于以上规律设计了一种规则策略,主要包括分段线性下降的电池电量使用规则和基于发动机高效率区域的扭矩分配策略。将电池电量的消耗分为纯电消耗阶段、电量混合消耗阶段和电量保持阶段,以满足充分利用电能和减少电量维持阶段的原则,实现较高的燃...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1串联结构
为车轮提供动力，也可以单独提供动力，电机位置的布置有多种形式[9]。由于并联结构车型的车辆可以发动机和电动机共同驱动汽车，相比串联结构，并联结构具备更加优越的动力性能。以比亚迪秦为例，它配备的1.5T发动机和电动机功率相加后高达300马力。再者，并联结构的混合动力汽车具有更多的驱动模式，能够满足多种工况，发动机能够在中高转速下单独驱动汽车，避免了能量的二次转换，因此综合油耗更低。按驱动电机在汽车中装配位置（Position）的不同，并联结构又进一步分为P0、P1、P2、P3和P4共五种装配方式，布置示意图如图1-2所示。P0电机位于发动机之前，皮带驱动BSG电机（启动、发电一体电机）；P1电机位于发动机曲轴上，在发动机分离离合器K0之前；P2电机位于发动机和变速器之间，K0离合器后；P3电机安装在变速器的输出轴上。P4电机位于变速箱后面，与发动机的输出轴分离，一般单独驱动车辆后轴。图1-2并联混合动力分类示意图当下混合动力汽车采用最多的是P2构型，其驱动电机的位置是在发动机之后、变速器之前，P2构型属于并联结构的一种。不同于丰田THS和通用的PS结构，P2构型的混动车辆结构相对简单，成本较低。P2构型的混合动力汽车动力性能好，燃油经济性较好。与此同时，针对不同工况，P2混合动力模块还可以帮助车辆减少15%～60%的二氧化碳排放[10]。基于此，欧洲各国已经广泛采用P2技术，已成熟应用在保时捷、大众和奥迪的一些车型中，长安逸动混合动力汽车是我国第一款搭载P2混动系统的量产车型，经过了非常严格的测试，长安汽车在2017年10月宣布“香格里拉计划”时同期上市[11]。在并联结构的基础上增加一个发电机就形成了混联结构，其结构示意图如图1-3所示。丰田混联结构没有传统的变速箱，而采用“ECVT(电控无级变速，
3ElectronicallyControlledContinuouslyVariableTransmission)”的行星齿轮结构的耦合单元来代替，这种技术多年来被丰田垄断[12]。图1-3混联结构布局示意图混联结构车辆结构中，至少包含一个电机和一个发电机，同时发动机也可以直接提供扭矩到车轮。由于混联结构给能量分配带来了更多的灵活性，因此在三种混合动力结构中，具有最好的燃油经济性。不过由于混联结构更加复杂，相应车型的价格也更高，而且由于“ECVT”存在技术垄断，其他厂家无法选择。但近年国内吉利科力远推出的CHS混联系统，其节能效果可与THS相媲美，打破了丰田在该领域的垄断。1.2能量管理研究现状混合动力汽车相比传统汽车具有更加复杂的结构，除了部件性能对整车性能具有影响外，还包括整车动力匹配、动力耦合方式以及能量管理策略，动力耦合机构不在本文考虑之中，本文主要针对并联混合动力的整车动力匹配以及能量管理策略进行研究。能量管理策略的主要任务是在车辆行驶过程中，在满足车辆动力性等基本性能要求的前提下，协调发动机和电机之间的扭矩分配，整车动力模式切换等，充分发挥控制策略的节能潜力，达到车辆在燃油经济性、排放等方面的优化目标。尽管各种类型的混合动力系统在结构和运行原理上有所不同，但所使用的能量管理策略基本原理是一致的。能量管理策略主要分为规则策略和最优化策略两类。1.2.1规则控制策略规则控制策略的基本原理是提前制定好发动机和电机的运行范围，设置逻辑门限值的方式实现。基于发动机最优工作点、发动机最佳工作线和发动机的最佳
【参考文献】：
期刊论文
[1]P2结构混合动力系统协同控制[J]. 郭伟,徐向阳,刘献栋,王书翰,董鹏. 中国公路学报. 2018(06)
[2]逸动PHEV率先搭载舍弗勒P2混动模块[J]. 彭斐. 汽车与配件. 2018(11)
[3]基于近似极小值原理的插电式混合动力汽车实时控制策略研究[J]. 曾育平,秦大同. 汽车工程. 2017(09)
[4]基于PMP的Plug-in柴电混合动力汽车油耗与排放最优控制策略[J]. 曾望云,刘小飞,隗寒冰. 汽车工程学报. 2017(04)
[5]动力电池及充电基础设施技术发展对电动汽车能量补给方式的影响研究[J]. 叶楚天. 南方能源建设. 2017(02)
[6]基于行驶工况的插电式混合动力汽车电能消耗最优控制[J]. 杨林,胡艳青,闫斌. 汽车安全与节能学报. 2017(01)
[7]增程式电动车BL和CD-CS型最优能量管理策略比较研究[J]. 周维,张承宁,李军求. 汽车工程. 2016(12)
[8]混合动力汽车瞬时等效油耗最低控制策略[J]. 宫唤春,徐胜云. 汽车工程师. 2015(11)
[9]新型功率分流混合动力汽车的动力性优化[J]. 王晨,郭明林,刘国志. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(11)
[10]我国发展插电式混合动力汽车的战略考量[J]. 陈万吉,孙凤艳. 汽车与配件. 2015(33)
硕士论文
[1]基于出行里程预测的插电式混合动力汽车控制策略研究[D]. 路广明.吉林大学 2017
[2]我国汽车保有量快速增长对石油需求的影响研究[D]. 顾文娟.北京交通大学 2016
[3]插电式混合动力汽车动力系统参数匹配和控制策略的研究[D]. 王振国.合肥工业大学 2014
[4]基于SOC优化轨迹的插电式混合动力汽车模型预测控制[D]. 梁元波.重庆大学 2013
[5]混合动力汽车最小等效燃油消耗控制策略研究[D]. 王东升.大连理工大学 2013
[6]插电式并联混合动力汽车模糊控制策略研究[D]. 乔俊林.重庆大学 2012
本文编号：3502064
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-1串联结构
为车轮提供动力，也可以单独提供动力，电机位置的布置有多种形式[9]。由于并联结构车型的车辆可以发动机和电动机共同驱动汽车，相比串联结构，并联结构具备更加优越的动力性能。以比亚迪秦为例，它配备的1.5T发动机和电动机功率相加后高达300马力。再者，并联结构的混合动力汽车具有更多的驱动模式，能够满足多种工况，发动机能够在中高转速下单独驱动汽车，避免了能量的二次转换，因此综合油耗更低。按驱动电机在汽车中装配位置（Position）的不同，并联结构又进一步分为P0、P1、P2、P3和P4共五种装配方式，布置示意图如图1-2所示。P0电机位于发动机之前，皮带驱动BSG电机（启动、发电一体电机）；P1电机位于发动机曲轴上，在发动机分离离合器K0之前；P2电机位于发动机和变速器之间，K0离合器后；P3电机安装在变速器的输出轴上。P4电机位于变速箱后面，与发动机的输出轴分离，一般单独驱动车辆后轴。图1-2并联混合动力分类示意图当下混合动力汽车采用最多的是P2构型，其驱动电机的位置是在发动机之后、变速器之前，P2构型属于并联结构的一种。不同于丰田THS和通用的PS结构，P2构型的混动车辆结构相对简单，成本较低。P2构型的混合动力汽车动力性能好，燃油经济性较好。与此同时，针对不同工况，P2混合动力模块还可以帮助车辆减少15%～60%的二氧化碳排放[10]。基于此，欧洲各国已经广泛采用P2技术，已成熟应用在保时捷、大众和奥迪的一些车型中，长安逸动混合动力汽车是我国第一款搭载P2混动系统的量产车型，经过了非常严格的测试，长安汽车在2017年10月宣布“香格里拉计划”时同期上市[11]。在并联结构的基础上增加一个发电机就形成了混联结构，其结构示意图如图1-3所示。丰田混联结构没有传统的变速箱，而采用“ECVT(电控无级变速，
3ElectronicallyControlledContinuouslyVariableTransmission)”的行星齿轮结构的耦合单元来代替，这种技术多年来被丰田垄断[12]。图1-3混联结构布局示意图混联结构车辆结构中，至少包含一个电机和一个发电机，同时发动机也可以直接提供扭矩到车轮。由于混联结构给能量分配带来了更多的灵活性，因此在三种混合动力结构中，具有最好的燃油经济性。不过由于混联结构更加复杂，相应车型的价格也更高，而且由于“ECVT”存在技术垄断，其他厂家无法选择。但近年国内吉利科力远推出的CHS混联系统，其节能效果可与THS相媲美，打破了丰田在该领域的垄断。1.2能量管理研究现状混合动力汽车相比传统汽车具有更加复杂的结构，除了部件性能对整车性能具有影响外，还包括整车动力匹配、动力耦合方式以及能量管理策略，动力耦合机构不在本文考虑之中，本文主要针对并联混合动力的整车动力匹配以及能量管理策略进行研究。能量管理策略的主要任务是在车辆行驶过程中，在满足车辆动力性等基本性能要求的前提下，协调发动机和电机之间的扭矩分配，整车动力模式切换等，充分发挥控制策略的节能潜力，达到车辆在燃油经济性、排放等方面的优化目标。尽管各种类型的混合动力系统在结构和运行原理上有所不同，但所使用的能量管理策略基本原理是一致的。能量管理策略主要分为规则策略和最优化策略两类。1.2.1规则控制策略规则控制策略的基本原理是提前制定好发动机和电机的运行范围，设置逻辑门限值的方式实现。基于发动机最优工作点、发动机最佳工作线和发动机的最佳
【参考文献】：
期刊论文
[1]P2结构混合动力系统协同控制[J]. 郭伟,徐向阳,刘献栋,王书翰,董鹏. 中国公路学报. 2018(06)
[2]逸动PHEV率先搭载舍弗勒P2混动模块[J]. 彭斐. 汽车与配件. 2018(11)
[3]基于近似极小值原理的插电式混合动力汽车实时控制策略研究[J]. 曾育平,秦大同. 汽车工程. 2017(09)
[4]基于PMP的Plug-in柴电混合动力汽车油耗与排放最优控制策略[J]. 曾望云,刘小飞,隗寒冰. 汽车工程学报. 2017(04)
[5]动力电池及充电基础设施技术发展对电动汽车能量补给方式的影响研究[J]. 叶楚天. 南方能源建设. 2017(02)
[6]基于行驶工况的插电式混合动力汽车电能消耗最优控制[J]. 杨林,胡艳青,闫斌. 汽车安全与节能学报. 2017(01)
[7]增程式电动车BL和CD-CS型最优能量管理策略比较研究[J]. 周维,张承宁,李军求. 汽车工程. 2016(12)
[8]混合动力汽车瞬时等效油耗最低控制策略[J]. 宫唤春,徐胜云. 汽车工程师. 2015(11)
[9]新型功率分流混合动力汽车的动力性优化[J]. 王晨,郭明林,刘国志. 华南理工大学学报(自然科学版). 2015(11)
[10]我国发展插电式混合动力汽车的战略考量[J]. 陈万吉,孙凤艳. 汽车与配件. 2015(33)
硕士论文
[1]基于出行里程预测的插电式混合动力汽车控制策略研究[D]. 路广明.吉林大学 2017
[2]我国汽车保有量快速增长对石油需求的影响研究[D]. 顾文娟.北京交通大学 2016
[3]插电式混合动力汽车动力系统参数匹配和控制策略的研究[D]. 王振国.合肥工业大学 2014
[4]基于SOC优化轨迹的插电式混合动力汽车模型预测控制[D]. 梁元波.重庆大学 2013
[5]混合动力汽车最小等效燃油消耗控制策略研究[D]. 王东升.大连理工大学 2013
[6]插电式并联混合动力汽车模糊控制策略研究[D]. 乔俊林.重庆大学 2012
本文编号：3502064
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