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混联式混合动力轿车动力匹配及控制策略研究

张华  
【摘要】:作为中国汽车技术中心与吉利集团联合开发的混合动力轿车项目的一部分,本文首先对国内外混合动力汽车的研发概况与趋势进行了描述,对现有电动汽车仿真技术进行了探讨。提出了JL-HEV整车的开发目标。考虑到我国混合动力汽车技术的发展趋势,根据JL-HEV的需求分析,确定了整车的最终结构,并对其各个工况模式下的功率流进行了分析描述。根据混联式的系统要求提出了整车能量管理的控制策略及其需要达到的目标,确定了采用发动机最优工作曲线控制策略。对仿真软件PSAT进行了研究,在其基础上对软件进行了2次开发,在MATLAB/SIMULINK平台上建立了模糊控制的驾驶员模型,将其导入PSAT,相比原来的PI控制模型提高了仿真精度。 基于基础性理论分析,在总结相关资料的基础上,提出了混联混合动力汽车动力系统的参数设计方法,利用此方法对JL-HEV整车的动力系统参数进行匹配分析。针对混联式混合动力汽车动力传动系组成部件的参数进行了选择和合理匹配,提出了一套比较有效的混联式混合动力系统参数初步匹配的方法。对其动力分配器进行了重点研究,对其可能的配置,各部件之间的动力学原理,及在各个工况下其工作原理进行了分析。 建立了所需的整车各个部件模型,对最终建立的整车模型进行了仿真及性能分析。仿真结果表明整车性能能够满足开发目标,各个工况下的油耗都要比原车要低很多,电池SOC也能够在控制的范围内波动,对其功率扭矩分配特性进行了分析,对发动机工作点的分布位置进行了研究分析。 最后对混合动力系统效率的影响因素进行了研究,并建立了不同混合度的整车仿真模型,对其在相同的工况下的整车效率进行了对比。对于本车,分析并建立了在不同动力系统工作模式下的动力学方程;分别讨论了当蓄电池功率为零和蓄电池功率不为零两种情况下的HEV的系统效率;利用序列二次规划法(SQP)来求解出在不同车速、不同汽车需求转矩和不同蓄电池SOC情况下对应的最佳减速比和最佳蓄电池功率;利用优化计算结果,初步总结了一些车辆优化控制规则,为将来更好的优化控制规则提供了依据。


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