基于动态特性的混合动力汽车模式切换控制研究

发布时间：2017-07-19 00:12

  本文关键词：基于动态特性的混合动力汽车模式切换控制研究

  更多相关文章： 混合动力汽车 双离合器自动变速器 动态特性 模式切换 台架试验

【摘要】：随着石油资源的枯竭和环境污染的日趋严重,发展混合动力汽车成为了大势所趋。混合动力汽车具有发动机与电机两种动力源,两者工作状态的不同组合可以使混合动力汽车具有多种工作模式,混合动力汽车可以根据行驶状态在各种模式之间进行切换。目前,对混合动力汽车的模式切换的理论研究主要还是在稳态模型的基础上进行的,在研究过程中并没有考虑传动系统部件的动态特性对模式切换过程的影响。然而,车辆在实际行驶过程中,传动系统部件的动态响应特性会对整车模式切换造成影响。因此,考虑传动系统动态特性的模式切换控制是模式切换理论研究的重点。本文针对一种装备DCT的单电机重度混合动力系统,深入研究传动系统关键部件的动态特性,建立了基于传动系统动态特性的仿真模型,进行了混合动力汽车模式切换动态控制研究,其主要工作内容如下:(1)分析了DCT重度混合动力系统的结构特点,提出了整车及传动系统各部件的参数;建立了考虑发动机动态特性的平均值模型,并且通过试验数据与仿真结果进行了对比验证;建立了ISG电机的动态仿真模型,对ISG电机转矩响应特性进行了仿真分析,并通过转矩试验进行了验证;同时建立了主离合器模型、蓄电池模型、湿式双离合器自动变速器模型、以及整车动力学模型,为模式切换动态过程的研究奠定了基础。(2)阐述了湿式主离合器的液压系统工作原理和组成结构,分别对湿式主离合器液压系统的关键部件高速开关阀和离合器油缸活塞进行了动态建模;建立了高速开关阀的占空比与离合器油缸控制油压的传递函数;利用Matlab/Simulink软件仿真平台,对高速开关阀的动态特性和离合器油缸活塞的位移响应特性进行了仿真分析。(3)对驾驶员的需求转矩进行了识别,并进行了工作模式区域的划分,确定了各工作模式下的动力源目标转矩;对发动机采用限制目标转矩变化率的算法进行控制,对电机采用直接转矩控制方法,并以发动机点火时刻为临界点将离合器的控制分为了两个阶段,并针对不同的阶段提出了不同的控制算法;对三类典型的模式切换过程进行了动力学分析,并制定了模式切换协调控制策略。(4)利用Matlab/Simulink软件仿真平台,搭建了混合动力汽车模式切换仿真模型,对动态建模下的模式切换仿真结果与稳态建模下的模式切换仿真结果进行了对比,最后进行了三种模式切换的台架试验验证。结果表明,动态建模下的模式切换仿真结果比稳态建模下的能更好的反映传动系统各关键部件的动态特性,与试验结果具有更好的一致性,为模式切换控制策略的完善和模式切换品质的评价奠定了基础。
【关键词】：混合动力汽车 双离合器自动变速器 动态特性 模式切换 台架试验
【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
【目录】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 DCT混合动力汽车发展现状11-14
• 1.2.1 国外发展现状11-13
• 1.2.2 国内发展现状13-14
• 1.3 混合动力传动系统研究现状14-16
• 1.3.1 发动机研究现状14
• 1.3.2 ISG电机研究现状14-15
• 1.3.3 湿式离合器研究现状15
• 1.3.4 混合动力汽车模式切换研究现状15-16
• 1.4 本文研究内容16-18
• 2 混合动力汽车传动系统动态建模18-38
• 2.1 引言18
• 2.2 DCT混合动力传动系统结构及参数18-19
• 2.3 发动机平均值模型的建立19-25
• 2.3.1 进气歧管空气流动系统20-21
• 2.3.2 燃油蒸汽和油膜系统21-22
• 2.3.3 曲轴和负载系统22-23
• 2.3.4 发动机平均值模型的验证23-25
• 2.4 ISG电机动态模型的建立25-28
• 2.4.1 ISG电机动态数学模型25-27
• 2.4.2 ISG电机动态特性分析与验证27-28
• 2.5 蓄电池模型的建立28-30
• 2.6 离合器模型的建立30-34
• 2.6.1 主离合器模型的建立30-33
• 2.6.2 双离合器自动变速器模型的建立33-34
• 2.7 混合动力汽车整车模型34-37
• 2.8 本章小结37-38
• 3 湿式主离合器执行机构动态特性研究38-52
• 3.1 引言38
• 3.2 主离合器液压系统的组成及工作原理38-39
• 3.3 PWM高速开关阀模型的建立39-44
• 3.3.1 PWM高速开关阀工作原理39-40
• 3.3.2 PWM控制原理40-41
• 3.3.3 电磁电路模型的建立41-42
• 3.3.4 球阀模型的建立42-43
• 3.3.5 流体模型的建立43-44
• 3.4 主离合器油缸活塞模型的建立44-46
• 3.5 主离合器液压执行机构传递函数的建立46-48
• 3.6 主离合器执行机构液压系统仿真分析48-49
• 3.6.1 高速开关阀动态特性仿真分析48-49
• 3.6.2 离合器油缸活塞动态特性仿真分析49
• 3.7 本章小结49-52
• 4 混合动力汽车模式切换动态过程控制策略研究52-76
• 4.1 引言52
• 4.2 DCT混合动力汽车工作模式分析52-56
• 4.3 转矩分配策略56-60
• 4.3.1 驾驶员需求转矩的识别56-57
• 4.3.2 模式区域的划分57-59
• 4.3.3 动力源目标转矩分配59-60
• 4.4 动力源和主离合器的控制60-67
• 4.4.1 发动机的控制60-61
• 4.4.2 ISG电机的控制61
• 4.4.3 主离合器的控制61-67
• 4.5 模式切换协调控制策略67-74
• 4.5.1 模式切换的分类67-68
• 4.5.2 纯电动到发动机驱动模式切换控制策略68-71
• 4.5.3 发动机驱动到纯电动模式切换控制策略71-73
• 4.5.4 发动机驱动到混合驱动模式切换控制策略73-74
• 4.6 本章小结74-76
• 5 模式切换协调控制仿真与试验76-86
• 5.1 引言76
• 5.2 模式切换评价指标76
• 5.3 模式切换仿真分析76-81
• 5.3.1 纯电动切换到发动机驱动仿真77-78
• 5.3.2 发动机驱动切换到混合驱动仿真78-79
• 5.3.3 发动机驱动切换到纯电动仿真79-81
• 5.4 台架试验验证81-84
• 5.4.1 纯电动至发动机驱动模式切换试验81-82
• 5.4.2 发动机驱动至混合驱动模式切换试验82
• 5.4.3 发动机驱动至纯电动模式切换试验82-84
• 5.5 本章小结84-86
• 6 全文总结与展望86-88
• 6.1 全文总结86
• 6.2 展望86-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-96
• 附录96
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文96
• B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目96

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本文编号：560397