基于两级式CVT的新型混合动力传动系统的设计与研究

发布时间：2017-07-31 15:07

  本文关键词：基于两级式CVT的新型混合动力传动系统的设计与研究

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【摘要】：面对日益严峻的能源和环境问题,更加节能环保的新能源汽车在整个汽车行业已经占据了越来越大的市场。作为从传统车向纯电动车过渡的混合动力汽车,其良好的动力性能、经济性能、排放性能也使得其不断受到消费者的青睐。混合动力传动系统具有发动机和电动机两个动力源,如何布置驱动电机直接影响到整车的动力性与经济性。本文创新性地将两级式CVT传动系统与驱动电机相结合,提出了一种新型混合动力传动系统的可行性方案,并针对设计的混合动力传动系统进行了以下几方面的研究。(1)分析了两级式CVT传动系统的特点,提出了四种基于两级式CVT的混合动力传动系统的可行性方案,对起步装置和驱动电机做了选型对比分析,最终确定了一种最佳的传动方案;分析了新型混合动力传动系统各工作模式的工作状态以及相应的换挡执行机构的工作状态;分析了传动系统中主、副两个变速机构同时工作时协调工作状态;(2)通过对现有装载两级式CVT的车型的对比分析,确定了一款开发原型车,结合有关混合动力电动汽车的性能标准,并在保证原型车动力性的前提下,提出了新型混合动力传动系统的设计要求,根据设计要求对动力传动系统进行了参数匹配;根据所匹配的参数,进行了传动系统关键零部件的三维尺寸设计,并通过UG平台建立了传动系统三维概念模型;(3)根据新型混合动力传动系统的结构及工作特点,在满足汽车动力性、提高燃油经济性的前提下,制定了基于逻辑门限的整车控制策略,包括发动机的控制、电机的控制、电池系统的控制、CVT速比控制、副变速机构挡位的控制、再生制动力分配控制、工作模式切换的控制等;根据动力传动系统的工作原理以及制定的控制策略,在Matlab/Simulink平台上搭建了整车的动力传动系统以及控制系统的仿真模型(4)通过所搭建的整车仿真模型,分别进行了动力性与经济性仿真,验证了仿真模型的正确性以及控制策略的合理性,选择了四种典型的循环工况进行仿真分析,并与同类型的丰田第一代Prius的仿真结果进行了对比,结果表明,所设计的基于两级式CVT的新型混合动力传动系统的动力性和燃油经济性不仅相比于原型车有较大提升,而且相比于第一代Prius,其各方面性能也均占有优势,证明了本文所设计的混合动力传动系统的开发价值。
【关键词】：混合动力汽车 CVT 副变速机构 参数匹配 建模与仿真
【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】：U463.2
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 研究背景和意义9-11
• 1.2 混合动力汽车概述11-15
• 1.2.1 混合动力汽车的定义11-12
• 1.2.2 混合动力汽车的分类12-13
• 1.2.3 混合动力汽车的功能13-15
• 1.3 混合动力车用自动变速器15-17
• 1.4 基于CVT混合动力汽车的发展现状17-20
• 1.4.1 国外成熟车型17-19
• 1.4.2 国内研究现状19-20
• 1.5 本文研究内容20-23
• 2 新型混合动力传动系统的方案设计与分析23-33
• 2.1 两级式CVT23-26
• 2.1.1 两级式CVT的结构23-24
• 2.1.2 两级式CVT的特点24-26
• 2.2 新型混合动力传动系统的方案设计26-28
• 2.2.1 可行性方案26-27
• 2.2.2 起步装置的选择27
• 2.2.3 电机类型的选择27-28
• 2.3 新型混合动力传动系统的工作模式分析28-30
• 2.4 新型混合动力传动系统主副变速机构工作状态分析30-32
• 2.4.1 起步工况30
• 2.4.2 匀加速工况30-31
• 2.4.3 副变速器挡位切换工况31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 3 新型混合动力传动系统参数匹配及三维结构设计33-55
• 3.1 整车基本参数和设计要求33-35
• 3.1.1 原型车参数33-34
• 3.1.2 设计要求34-35
• 3.2 动力传动系统关键零部件的参数匹配35-45
• 3.2.1 发动机参数匹配35-36
• 3.2.2 电机参数匹配36-41
• 3.2.3 副变速机构参数匹配41-43
• 3.2.4 电池参数匹配43-45
• 3.3 动力传动系统关键零部件的尺寸结构设计45-53
• 3.3.1 副变速机构的尺寸结构设计46-50
• 3.3.2 分离离合器摩擦副的尺寸结构设计50-52
• 3.3.3 电机的尺寸结构选择52-53
• 3.4 整车传动系统的三维概念模型53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 4 整车的控制策略及传动系统建模55-71
• 4.1 整车的控制策略55-64
• 4.1.1 控制策略的基本原则55-56
• 4.1.2 发动机的控制56-57
• 4.1.3 电机的控制57-58
• 4.1.4 动力电池系统的工作状态控制58-60
• 4.1.5 CVT速比控制60-61
• 4.1.6 副变速机构挡位控制61-62
• 4.1.7 再生制动力控制62-64
• 4.1.8 工作模式的切换控制64
• 4.2 整车动力传动系统关键部件建模64-68
• 4.2.1 发动机模型64-65
• 4.2.2 电机模型65-66
• 4.2.3 电池系统模型66
• 4.2.4 CVT模型66-67
• 4.2.5 车轮模型67-68
• 4.2.6 驾驶员模型68
• 4.3 整车控制系统模型68-69
• 4.4 整车模型69-70
• 4.5 本章小结70-71
• 5 整车性能仿真与分析71-83
• 5.1 动力性仿真71-73
• 5.2 经济性仿真73-78
• 5.2.1 NEDC循环工况73-74
• 5.2.2 UDDS循环工况74-75
• 5.2.3 NYCC循环工况75-77
• 5.2.4 10-15循环工况77-78
• 5.3 仿真结果分析78-81
• 5.3.1 动力性仿真结果分析78
• 5.3.2 经济性仿真结果分析78-79
• 5.3.3 与第一代Prius仿真结果对比79-81
• 5.4 本章小结81-83
• 6 总结与展望83-85
• 6.1 全文总结83-84
• 6.2 研究展望84-85
• 致谢85-87
• 参考文献87-91
• 附录A. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录91

【参考文献】

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本文编号：599735