混合动力车辆加速性能预测研究

发布时间：2017-09-26 13:22

  本文关键词：混合动力车辆加速性能预测研究

  更多相关文章： 机电复合传动 时变旋转质量换算系数 发动机建模 加速性能 控制策略

【摘要】：混合动力车辆作为新能源车辆的代表,以其高效节能、可靠性高的优点,成为当前最具有相对优势的新能源车辆。加速性能作为车辆动力性的基本评价指标一直是车辆传动性能的研究基础,良好的加速性能是车辆动力性的保证。本文所研究的机电复合传动系统(EMT)是混联式混合动力车辆的一种,针对其加速性能的预测和优化以及试验研究,对研究机电复合传动的功率流和动力性能具有重要意义。本文以机电复合传动系统为对象,研究分析其加速过程,建立加速性能预测模型,并提出考虑时变旋转质量换算系数的加速性能优化思路,得到最优起步加速策略,并通过数值仿真和台架试验进行验证。以机电复合传动系统加速过程的基本规律和必要参数关系为基础,研究其加速过程纵向动力学模型,细化计算整车各部分对于主动轮的当量惯量,采用模块化建模的方法结合数值实验数据,忽略发动机循环内变化,建立了面向控制的发动机平均值模型。基于Matlab/Simulink仿真平台,建立了针对40t级机电复合传动车辆的加速性能预测模型,该性能预测模型包含发动机模型、电机模型、电池组模型、行星耦合机构模型、负载模型和控制单元模型。数值仿真表明,加速性能预测模型可以反映各部件的动态变化,准确计算加速性能,其0-32km/h加速时间为5.4s。提出并理论推导了时变旋转质量换算系数,研究其在机电复合传动系统中的应用规律,优化得到了考虑时变旋转质量换算系数的最优加速过程控制策略,与不考虑该系数变化的优化策略进行对比,结果表明考虑时变旋转质量换算系数有利于加速度的提升,其0-32km/h加速时间为5.1s。最后在Matlab/GUI平台设计了图形化计算界面。为了验证机电复合传动系统加速性能预测模型的有效性,以40t级机电复合传动车辆为原型,搭建了机电复合传动小功率试验系统,同时针对试验系统,辨识得到了发动机传递函数模型,并搭建了Simulink仿真模型,仿真结果表明其0-70km/h的加速时间为4.7s。最后对小功率试验系统的加速性能预测模型进行试验验证,试验结果表明加速性能预测模型可以准确计算机电复合传动试验系统的加速性能,其0-70km/h的加速时间为4.9s。
【关键词】：机电复合传动 时变旋转质量换算系数 发动机建模 加速性能 控制策略
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 选题的背景和意义11-14
• 1.1.1 混合动力车辆概述11-13
• 1.1.2 加速性能预测的研究意义13-14
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势14-17
• 1.2.1 加速性能预测仿真研究现状14-15
• 1.2.2 预测模型研究现状15-16
• 1.2.3 混合动力车辆加速控制策略研究现状16-17
• 1.3 本文主要研究内容17-19
• 第2章 机电复合传动系统关键部件模型19-39
• 2.1 机电复合传动系统介绍19-23
• 2.1.1 不同模式下的转速关系20-21
• 2.1.2 不同模式下的转矩关系21-22
• 2.1.3 换段过程22-23
• 2.2 发动机平均值模型23-29
• 2.2.1 发动机平均值模型简介23-24
• 2.2.2 发动机平均值模型分模块建模24-29
• 2.3 基于试验的发动机模型辨识29-37
• 2.3.1 发动机模型结构确定29-30
• 2.3.2 系统辨识的基本概念30
• 2.3.3 频率响应辨识法30-31
• 2.3.4 发动机模型辨识31-37
• 2.4 本章小结37-39
• 第3章 混合动力车辆加速性能预测分析39-53
• 3.1 机电复合传动系统加速过程39-40
• 3.2 车辆直驶加速过程动力学模型40-46
• 3.2.1 各部分惯量的细化计算41-45
• 3.2.2 考虑履带滑转的整车纵向动力学建模45-46
• 3.3 加速性能预测模型46-50
• 3.3.1 发动机模型47
• 3.3.2 电动机/发电机模型47-48
• 3.3.3 功率耦合机构模型48-49
• 3.3.4 动力电池组模型49
• 3.3.5 发动机启动过程控制策略49-50
• 3.3.6 基于最大转矩规则的加速过程控制策略50
• 3.4 基于仿真模型的加速性能预测分析50-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 混合动力车辆加速性能优化研究53-83
• 4.1 时变旋转质量换算系数53-62
• 4.1.1 时变旋转质量换算系数的推导计算53-60
• 4.1.2 时变旋转质量换算系数变化规律研究60-62
• 4.2 基于时变旋转质量换算系数的加速性能优化62-78
• 4.2.1 基于序列二次规划算法的加速性能优化62-69
• 4.2.2 基于直接搜索算法的瞬时优化69-74
• 4.2.3 采用瞬时优化的仿真与对比分析74-78
• 4.3 加速性能优化界面开发78-81
• 4.3.1 优化界面介绍79-80
• 4.3.2 优化界面操作实例80-81
• 4.4 本章小结81-83
• 第5章 机电复合传动系统加速性能试验83-97
• 5.1 机电复合传动系统试验台83-90
• 5.1.1 涡轮增压柴油发动机85-86
• 5.1.2 永磁同步电机86-87
• 5.1.3 耦合机构87-89
• 5.1.4 综合控制台89-90
• 5.2 0-70km/h加速过程仿真与试验90-96
• 5.2.1 小功率试验系统加速性能预测模型及仿真90-92
• 5.2.2 小功率试验系统 0-70km/h加速实验92-96
• 5.3 本章小结96-97
• 结论97-99
• 参考文献99-105
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单105-107
• 致谢107

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 唐中一，宁先雄，朱才朝;复合传动的最新发展[J];机床与液压;1994年01期

2 朱才朝,林腾蛟;多介质多流复合传动研究现状与发展趋势[J];农业机械学报;2002年04期

3 柏青;钟康民;;一种新型的并联式气-液复合传动增压装置[J];机床与液压;2007年05期

4 李宏才;闫清东;王伟达;明波;;双模式机电复合传动特性[J];机械设计与研究;2011年03期

5 李宏才;闫清东;王伟达;明波;陈杰翔;;双模式机电复合传动方案设计与特性对比[J];农业机械学报;2012年02期

6 严金声;;复合传动带设计手册[J];磨床与磨削;1977年03期

7 郑海亮;项昌乐;王伟达;韩立金;张东好;;双模式机电复合传动系统综合控制策略[J];吉林大学学报(工学版);2014年02期

8 邓勇波;杨旭杰;;机电复合传动系统综合控制策略[J];江西建材;2014年06期

9 朱才朝;多介质多流复合传动系统设计研究[J];中国机械工程;2002年20期

10 唐新星;赵丁选;黄海东;邢鹏;王昕;;工程车辆等比三段式液压机械的复合传动[J];吉林大学学报(工学版);2006年S2期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郑海亮;机电复合传动系统实时功率分配优化控制研究[D];北京理工大学;2015年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李兴伟;轮式装载机静压驱动节能技术研究[D];长安大学;2015年

2 黄哲;多段式机电复合传动系统模式切换过程控制参数标定技术研究[D];北京理工大学;2015年

3 杨秀光;摩擦与啮合复合传动V带动力学仿真与试验研究[D];长春理工大学;2014年

4 王雪秋;液压机械复合传动系统功率循环机理研究[D];重庆大学;2015年

5 凌川;混合动力车辆加速性能预测研究[D];北京理工大学;2016年

6 张明;工程行走作业车辆机械液压复合传动箱控制方法研究[D];长安大学;2013年

7 胡海;摩擦与啮合复合传动带传动性能研究[D];长春理工大学;2013年

8 贾世鹏;机电复合传动多功率流预测控制技术研究[D];北京理工大学;2015年

9 李温锋;沥青洒布车机液复合传动技术研究[D];西安石油大学;2011年

10 邢鹏;提高功率利用率的液压机械复合传动模糊控制研究[D];吉林大学;2006年

，

本文编号：923752