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混合动力城市客车总体设计与控制策略的研究

作　者: 苏信杰
导　师: 尹安东
学　校: 合肥工业大学
专　业: 车辆工程
关键词: 混合动力城市客车 参数匹配 Stateflow 控制策略 建模仿真
分类号: U469.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 263次
引　用: 3次
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内容摘要


能源危机和环境污染是当今世界可持续发展所面临的两大根本问题,混合动力汽车在技术、经济和环境等方面具有综合优势,是目前缓解这两个问题的有效途径。作为混合动力电动汽车的多能源控制系统的核心,控制策略是决定混合动力汽车性能的关键。本文以运用于城市公交系统的传统客车6110为研究对象,将其改装为混合动力城市客车。本文首先分析并比较了串联式、并联式以及混联式混合动力客车的驱动结构、类型和使用范围,确定了混合动力客车驱动系统的布置型式;通过对我国典型城市公交车循环工况的分析,制定了混合动力城市客车性能指标,并完成了其动力传动系的部件选型和参数匹配。利用MATLAB/Simulink/ADVISOR仿真平台,建立了发动机、电动机、蓄电池等关键部件和整车的仿真模型。在分析开关式和功率跟随式控制策略的基础上,建立综合式控制策略,并制定相应的控制规则。考虑到混合动力城市客车运行模式切换相当于状态之间转移,因此引入有限状态机理论,在介绍Statef1ow及相关概念后,利用MATLAB/Stateflow对三种控制策略进行建模,并将模型成功导入到ADVISOR仿真模型中。对混合动力城市客车整车动力性和经济性进行仿真分析,并与样车道路试验结果相比较。结果表明,混合动力城市客车整车动力性和经济性较好地符合了设计要求,同时验证了参数匹配和所设计的控制策略的合理性和可行性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-14
第一章 绪论  14-22
  1.1 混合动力汽车发展状况  14-16
    1.1.1 国外发展概况  14-15
    1.1.2 国内发展状况  15-16
  1.2 混合动力汽车分类  16-19
    1.2.1 串联式混合动力汽车(SHEV)  17
    1.2.2 并联式混合动力汽车(PHEV)  17-18
    1.2.3 混联式混合动力汽车(SPHEV)  18-19
  1.3 混合动力汽车的关键技术  19-21
    1.3.1 混合动力单元技术  19
    1.3.2 能量存储技术  19-20
    1.3.3 电力驱动系统  20
    1.3.4 混合动力汽车仿真技术  20
    1.3.5 多能源控制策略  20-21
  1.4 课题来源与本文主要工作  21-22
第二章 混合动力汽车动力系统的总体设计  22-36
  2.1 混合动力城市客车动力性指标的确定  22-23
  2.2 混合动力客车动力驱动系统选型  23-26
    2.2.1 串联和并联布置形式的选择  23-24
    2.2.2 发动机—发电机组的选型  24-25
    2.2.3 电动机选型  25
    2.2.4 动力电池选型  25-26
  2.3 串联式混合动力客车参数匹配  26-34
    2.3.1 发动机—发动机组参数的确定  26-27
    2.3.2 电动机参数的确定  27-32
    2.3.3 动力电池参数的确定  32
    2.3.4 传动比参数确定  32-34
  2.4 混合动力城市客车的总体布置  34-35
    2.4.1 发动机与发动机的布置  34
    2.4.2 电动机的布置  34
    2.4.3 蓄电池的布置  34-35
  2.5 本章小结  35-36
第三章 串联式混合动力城市客车建模  36-46
  3.1 建模方法与建模软件  36-38
    3.1.1 ADVISOR 的功能及特点  36-37
    3.1.2 ADVISOR 的组成  37-38
    3.1.3 ADVISOR 的工作原理  38
  3.2 发动机建模  38-39
  3.3 电动机模型  39-42
    3.3.1 电动机数学模型  39-41
    3.3.2 电动机/控制器仿真模型  41-42
  3.4 动力电池模型  42-45
    3.4.1 动力电池数学模型  42-44
    3.4.2 动力电池仿真模型  44-45
  3.5 整车动力学模型  45
  3.6 本章小结  45-46
第四章 基于 Simulink/Stateflow 的混合动力城市客车控制策略的设计  46-62
  4.1 Stateflow 介绍  46-49
    4.1.1 有限状态机简介  46
    4.1.2 Stateflow 应用基础  46-49
  4.2 串联式混合动力城市客车运行模式划分及其切换  49-52
    4.2.1 运行模式分析  49-50
    4.2.2 运行模式切换  50-52
  4.3 串联式混合动力城市客车控制策略设计  52-56
    4.3.1 控制目标  52
    4.3.2 常见控制策略分析  52-54
    4.3.3 综合式控制策略设计  54-55
    4.3.4 控制变量的分析  55-56
  4.4 基于Simulink/Stateflow 控制策略建模  56-58
  4.5 综合式控制策略模型分析  58-60
    4.5.1 逻辑判断模块  58-59
    4.5.2 发动机最小关闭时间控制模块  59-60
    4.5.3 发动机转速扭矩输出模块  60
  4.6 基于Simulink/Stateflow 的整车模型  60-61
  4.7 本章小结  61-62
第五章 串联式混合动力城市客车仿真分析与试验  62-75
  5.1 模型数据输入和仿真设置  62-66
    5.1.1 模型数据的输入  62-65
    5.1.2 仿真设置  65-66
  5.2 不同控制策略下的仿真结果分析  66-72
    5.2.1 开关式控制策略  67-68
    5.2.2 功率跟随式控制策略  68-69
    5.2.3 综合式控制策略  69-70
    5.2.4 仿真结果分析  70
    5.2.5 动力性和燃油经济性仿真分析  70-72
  5.3 整车性能试验  72-74
    5.3.1 整车动力性能试验  72-73
    5.3.2 燃油经济性试验  73-74
  5.4 本章小结  74-75
第六章 总结与展望  75-76
  6.1 论文总结  75
  6.2 研究展望  75-76
参考文献  76-79
攻读硕士期间发表的论文  79-80

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中图分类: > 交通运输 > 公路运输 > 汽车工程 > 各种汽车 > 各种能源汽车
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