輕度混合動力汽車再生制動系統(tǒng)建模與仿真

【摘要】：混合動力汽車(HEV)是一種結合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車優(yōu)良的動力性、續(xù)駛里程和純電動汽車低排放、高效率的新型汽車;是現(xiàn)在和不遠的將來最具有可行性的低排放、低油耗特點的新一代清潔汽車。 再生制動(能量回饋制動)對混合動力汽車的燃油經(jīng)濟性、排放性和行駛安全性都有直接影響,是混合動力汽車的關鍵技術之一,它能在車輛減速或制動過程中,在保證車輛制動性能的條件下,將車輛動能或位能通過帶動電機發(fā)電,轉化為電能儲存在電池中,實現(xiàn)能量回收,同時產(chǎn)生車輛所需全部或部分制動力。既實現(xiàn)了車輛的減速和制動,又有效地降低了整車的燃油消耗和污染物排放。 本文以ISG 型輕度混合動力長安羚羊轎車為研究對象,對混合動力汽車再生制動系統(tǒng)做了深入的理論分析研究、系統(tǒng)功能仿真和試驗模擬,取得了如下成果: 1.基于混合動力汽車制動過程的動力學分析,參照傳統(tǒng)燃油汽車制動過程中的制動力分配方法,提出了兩種基于整車安全制動和高效能量回收的混合動力汽車制動力分配策略和控制方法。 2.通過對ISG 型輕度混合動力汽車再生制動系統(tǒng)組成和工作特點的分析,提出了基于能量傳遞的以后向仿真為主前向仿真為輔的再生制動系統(tǒng)建模方法,并在子系統(tǒng)理論建模和數(shù)值建模基礎上,建立了混合動力汽車整車和再生制動系統(tǒng)仿真模型。 3.根據(jù)混合動力汽車再生制動系統(tǒng)的工作特點,提出了專門用于評價混合動力汽車能量回收效果的性能指標-有效能量回收率。并選擇不同車速和制動強度下的典型制動工況和城市驅(qū)動工況作為仿真工況。 4.通過不同典型制動工況和城市驅(qū)動循環(huán)下的仿真和汽車制動效能及能量回收率的分析,表明采用本文提出的定比例制動力分配控制策略在保證整車制動安全性的基礎上能高效回收整車制動能量,有效能量回收率達到了10%～25%。 5.根據(jù)ISG 型混合動力實驗臺和混合動力汽再生制動系統(tǒng)模型,在dSPACE環(huán)境下通過MATLAB/Simulink /RTW、dSPACE/RTI、ControlDesk 軟件及被控實物之間的無縫連接,搭建了再生制動系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真平臺。 6.在所搭建的混合動力再生制動硬件在環(huán)仿真試驗平臺上,進行了不同車速、制動強度和變速箱檔位以及離合器狀態(tài)下的仿真試驗。仿真結果表明,采用本文提出的制動力分配控制策略實現(xiàn)了混合動力系統(tǒng)實驗臺的再生制動功能,在保證制動安全性的基礎上實現(xiàn)了制動能量的有效回收。 【關鍵詞】：混合動力汽車 再生制動 控制策略 建模與仿真 硬件在環(huán)
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2005
【分類號】：U463.4
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 混合動力汽車概述12-16
• 1.1.1 混合動力汽車的研究背景及現(xiàn)實意義12-14
• 1.1.2 混合動力汽車的分類14-16
• 1.2 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)的研究背景和現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 再生制動系統(tǒng)的研究背景16-18
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-20
• 1.3 本課題的研究意義和主要內(nèi)容20-24
• 1.3.1 本課題的來源和研究意義20-21
• 1.3.2 本課題研究的主要內(nèi)容21-24
• 2 輕度混合動力汽車再生制動控制策略研究24-42
• 2.1 汽車制動過程的動力學分析24-31
• 2.1.1 汽車行駛的動力學基礎24-26
• 2.1.2 汽車制動過程的動力學分析26-27
• 2.1.3 傳統(tǒng)汽車制動過程的制動力分配27-30
• 2.1.4 混合動力汽車制動過程的制動力分配30-31
• 2.2 基于安全制動和高效能量回收的制動力分配策略31-37
• 2.2.1 基于最大化能量回收的制動力分配控制策略31-34
• 2.2.2 定比例制動力分配的能量回收控制策略34-37
• 2.3 混合動力汽車制動過程的分析37-40
• 2.3.1 混合動力汽車與傳統(tǒng)汽車制動過程的比較分析37-38
• 2.3.2 混合動力汽車在不同制動強度下制動的安全性分析38-39
• 2.3.3 混合動力汽車的制動工作模式以及轉換的條件分析39-40
• 2.4 本章小結40-42
• 3 輕度混合動力汽車再生制動系統(tǒng)的理論建模42-60
• 3.1 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)的工作機理和建模基礎42-44
• 3.1.1 混合動力汽車的組成原理分析42-43
• 3.1.2 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)的工作機理分析43-44
• 3.1.3 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)的建?；A44
• 3.2 混合動力汽車動力傳動系統(tǒng)建模44-51
• 3.2.1 整車參數(shù)計算模塊的建模45-46
• 3.2.2 車輪的建模46-48
• 3.2.3 主減速的建模48-49
• 3.2.4 變速箱的建模49-51
• 3.3 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)發(fā)動機、電機和電池的建模51-56
• 3.3.1 混合動力汽車發(fā)動機的建模51-52
• 3.3.2 混合動力汽車蓄電池組的建模52-56
• 3.3.3 混合動力汽車的電機的建模56
• 3.4 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)的制動控制模塊的建模56-58
• 3.5 本章小結58-60
• 4 輕度混合動力汽車再生制動系統(tǒng)的仿真與分析60-76
• 4.1 混合動力汽車再生制動仿真工況的選擇60-64
• 4.1.1 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)仿真工況的選擇60-62
• 4.1.2 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)仿真評價指標的設定和選擇62-64
• 4.2 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)在典型制動工況下的仿真和分析64-70
• 4.2.1 30km/h 初始制動車速下的仿真和分析65-66
• 4.2.2 60km/h 初始制動車速下的仿真和分析66-68
• 4.2.3 100km/h 初始制動車速下的仿真和分析68-69
• 4.2.4 120km/h 初始制動車速下的仿真和分析69-70
• 4.3 混合動力汽車再生制動系統(tǒng)在典型城市驅(qū)動循環(huán)下的仿真70-75
• 4.3.1 混合動力汽車在ECE+EUDC 驅(qū)動工況下的仿真結果分析71-74
• 4.3.2 其他驅(qū)動循環(huán)下的能量回收率比較74-75
• 4.4 本章小結75-76
• 5 基于dSPACE 的再生制動系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真76-92
• 5.1 基于dSPACE 的硬件在環(huán)仿真(HILS)76-77
• 5.1.1 dSPACE 簡介76
• 5.1.2 基于dSPACE 的硬件在環(huán)仿真的實現(xiàn)原理76-77
• 5.2 再生制動硬件在環(huán)仿真系統(tǒng)的搭建77-84
• 5.2.1 再生制動硬件在環(huán)仿真的被控實物的搭建及工作原理77-80
• 5.2.2 再生制動硬件在環(huán)仿真控制系統(tǒng)的搭建80-83
• 5.2.3 再生制動硬件在環(huán)試驗監(jiān)控調(diào)試系統(tǒng)的搭建83-84
• 5.3 再生制動硬件在環(huán)仿真試驗和分析84-91
• 5.3.1 再生制動硬件在環(huán)仿真工況的選擇和評價指標的設定84-85
• 5.3.2 再生制動硬件在環(huán)仿真試驗85-89
• 5.3.3 再生制動系統(tǒng)硬件在環(huán)仿真影響因素的分析89-91
• 5.4 本章小結91-92
• 6 結論與展望92-96
• 6.1 結論92-93
• 6.2 今后的研究與展望93-96
• 致謝96-98
• 參考文獻98-102
• 附錄A: 作者在攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文目錄102-104
• 附錄B: 作者在攻讀碩士學位期間參與的科研項目104-106
• 獨創(chuàng)性聲明106
• 學位論文版權使用授權書106

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