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并联混合动力汽车控制策略和软件设计的研究

朱明方  
【摘要】:汽车工业的发展引发的环境污染和资源匮乏问题,严重制约汽车自身发展。采用新的汽车技术和能源供给方式成为目前汽车的主要研究方向,混合动力汽车是采用发动机和电机两者相结合,为整车提供动力的新技术。 城市道路工况条件拥挤,汽车经常需要在不同的条件下转换,行车速度慢。城市汽车一般是在特定的道路条件行驶,固定时间运行。这种情况下,传统发动机汽车油耗和排放都很差,而混合动力汽车动力系统恰恰可以发挥其优势。混合动力电动系统较传统动力系统增加了很多设备,从而增加了重量和体积,相对于轿车,这些变化带来的问题对客车,尤其是大客车的影响比较小。混合动力技术将在公交客车上实现产业化。 目前,国家科技部把混合动力汽车项目列为“十五”期间“国家863计划”电动汽车重大专项的主要攻关技术之一。吉林大学在863计划中与一汽集团共同承担“混合动力城市公交客车的研制开发”项目,同时独立承担“混合动力城市公交客车的多能源动力总成控制系统研制开发”项目。 本文主要是对并联混合动力城市客车开发的有关控制策略和软件设计方面的问题进行简要的阐述。 1、并联混合动力总成控制策略 并联混合动力总成在发动机单独驱动、电机单独驱动、发动机与电机联合驱动和再生制动下具有不同的能量流动方式。控制策略的目标,就是使汽车在各种不同的能量模式流动下,实现整车的最佳燃油经济性和排放性。 本文主要研究了控制策略的各组成部件的控制算法,确定采用将发动机工作点限制在最优工作曲线附近的功率跟随模式的控制策略。这种控制策略同时还对发动机的开关次数以及工作点的动态波动等不利于发动机提高燃油经济性和降低排放的情况进行限制。而且,发动机的功率跟随功率总线的要求而变化,蓄电池的电量状态能够限制在比较稳定的范围内,避免深度放电和深度充电等不利于蓄电池的工作循环。 2、并联混合动力总成参数匹配 WP=70 本文比较系统的阐述了混合动力总成元件参数的匹配方法,在保证并联混合动力城市客车可持续行驶的前提下,整车的燃油经济性最佳。并根据其匹配方法,以城市客车整车参数为例,进行并联式混合动力汽车总成参数和控制参数的匹配。并通过CBDBUS循环和NewYorkBUS循环对匹配后的参数进行模拟,其性能与传统汽车相比有较大提高。 3、混合动力仿真软件的开发 混合动力仿真软件通过Matlab/Simlink建立软件平台,设计可用于控制器开发的混合动力正向仿真软件。 作者以吉林大学混合动力课题研究组开发的混合动力仿真软件CHEV2004,采用Matlab语言应用Simlink与GUI开发此正向仿真软件。使其具有友好的人机交互界面,采用菜单,编辑框等形式允许用户方便的对仿真参数进行设置和修改,并通过曲线形式把仿真结果以及仿真过程中的一些参数表示出来。


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