并聯(lián)混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)匹配與優(yōu)化

【摘要】：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,污染和能源匱乏的問題已然成為當(dāng)今汽車發(fā)展最迫切需要解決的問題?；旌蟿?dòng)力汽車的產(chǎn)生在一定程度上緩解了這兩大危機(jī),一方面它夠繼承傳統(tǒng)汽車的特點(diǎn)；另一方面又吸收了純電動(dòng)車零排放的優(yōu)點(diǎn)。因此對(duì)混合動(dòng)力汽車的研究是必要的,其動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配優(yōu)化及控制策略的設(shè)計(jì)是最核心的技術(shù)難點(diǎn),是提高混合動(dòng)力汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的主要手段。本文將對(duì)動(dòng)力總成參數(shù)匹配作為主要研究對(duì)象,選定在相同控制策略下,對(duì)其動(dòng)力總成參數(shù)進(jìn)行研究。在選定總成方案為ISG型并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車后,以原型車整車結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)為指導(dǎo),并在滿足車輛的動(dòng)力性能的前提下,對(duì)其動(dòng)力系統(tǒng)部件進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)和選型。在發(fā)動(dòng)機(jī)的選型中,先按一定規(guī)則選擇好電機(jī)之后,再根據(jù)整車能量需要來選定發(fā)動(dòng)機(jī),最終確定選擇一款汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。為了更好的對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,首先在AVL Boost軟件中建立發(fā)動(dòng)機(jī)模型,對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證,然后利用Isight軟件與Boost進(jìn)行集成,為了分析各個(gè)性能參數(shù)對(duì)油耗和排放性能的影響,在分析多種試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法后,確定選擇了最優(yōu)拉丁超立方設(shè)計(jì),然后分別利用響應(yīng)面法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和克里格法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行近似建模,通過對(duì)建模的誤差分析,結(jié)果顯示響應(yīng)面法建模的精度最高?；陧憫?yīng)面法建立的近似模型,利用帶精英策略的非支配排序遺傳算法(NSGA-Ⅱ),以油耗和NOx的排放為優(yōu)化目標(biāo),以壓縮比、點(diǎn)火提前角、進(jìn)氣提前角等參數(shù)為設(shè)計(jì)變量,在保證發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和穩(wěn)定性的前提下,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化。最終將優(yōu)化前后的發(fā)動(dòng)機(jī)模型嵌入到AVL Cruise建立的整車模型當(dāng)中進(jìn)行整車仿真,首先在NEDC工況下仿真分析了優(yōu)化前后油耗和排放性能,結(jié)果表明優(yōu)化后對(duì)提高整車性能起到了較好的作用。最后,將優(yōu)化結(jié)果在美國工況FTP75和日本工況Ja1015下進(jìn)行仿真,整車油耗和排放性能也得到不同程度的提高,驗(yàn)證了這一優(yōu)化方法有一定的適用性。 【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力汽車 動(dòng)力總成 AVL Boost 近似模型 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U469.7
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 選題背景及意義11
• 1.2 混合動(dòng)力汽車參數(shù)匹配發(fā)展現(xiàn)狀及參數(shù)優(yōu)化方法11-15
• 1.2.1 參數(shù)匹配發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法13-15
• 1.3 本文的研究內(nèi)容15-16
• 第2章 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)16-30
• 2.1 動(dòng)力總成方案設(shè)計(jì)16-20
• 2.1.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車16-17
• 2.1.2 并聯(lián)混合動(dòng)力汽車17-18
• 2.1.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車18-20
• 2.1.4 動(dòng)力總成方案選型20
• 2.2 動(dòng)力總成主要部件選型20-23
• 2.2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)選型20-21
• 2.2.2 電機(jī)選型21-22
• 2.2.3 儲(chǔ)能元件選型22
• 2.2.4 變速機(jī)構(gòu)選型22-23
• 2.3 動(dòng)力總成主要部件參數(shù)設(shè)計(jì)23-29
• 2.3.1 參考車輛的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)23
• 2.3.2 設(shè)計(jì)要求23
• 2.3.3 動(dòng)力總成功率初步確定23-25
• 2.3.4 ISG電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)25-26
• 2.3.5 發(fā)動(dòng)機(jī)功率確定26
• 2.3.6 蓄電池參數(shù)設(shè)計(jì)26-28
• 2.3.7 傳動(dòng)系參數(shù)設(shè)計(jì)28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)仿真平臺(tái)建立及驗(yàn)證30-36
• 3.1 引言30
• 3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)模型的建立30-33
• 3.2.1 汽油機(jī)的基本參數(shù)30-31
• 3.2.2 燃燒模型31
• 3.2.3 傳熱模型31-33
• 3.3 發(fā)動(dòng)機(jī)模型的驗(yàn)證33-35
• 3.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)定性驗(yàn)證33-34
• 3.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)性能指標(biāo)驗(yàn)證34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 基于多目標(biāo)遺傳算法的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化36-60
• 4.1 Isight優(yōu)化軟件介紹36-37
• 4.2 近似建模理論37-43
• 4.2.1 響應(yīng)面法基本理論37-40
• 4.2.2 徑向基神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論40-42
• 4.2.3 克里格方法基本理論42-43
• 4.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)簡介43-45
• 4.4 發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)45-52
• 4.4.1 設(shè)計(jì)因子45-46
• 4.4.2 設(shè)計(jì)水平46
• 4.4.3 響應(yīng)輸出46
• 4.4.4 誤差分析46-47
• 4.4.5 設(shè)計(jì)方法分析47
• 4.4.6 結(jié)果分析47-52
• 4.5 構(gòu)建近似模型52-53
• 4.6 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化53-59
• 4.6.1 遺傳算法的基本原理54
• 4.6.2 NSGA-Ⅱ優(yōu)化算法54-55
• 4.6.3 設(shè)計(jì)變量及約束條件55-56
• 4.6.4 優(yōu)化目標(biāo)56
• 4.6.5 優(yōu)化算法的建立56-57
• 4.6.6 優(yōu)化結(jié)果和仿真分析57-59
• 4.7 本章小結(jié)59-60
• 第5章 混合動(dòng)力汽車整車模型的建立及優(yōu)化結(jié)果分析60-77
• 5.1 AVL Cruise軟件介紹60
• 5.2 整車模型的建立60-66
• 5.2.1 整車模型60-61
• 5.2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)模型61-62
• 5.2.3 電機(jī)模型62
• 5.2.4 電池模型62-63
• 5.2.5 離合器模型63-64
• 5.2.6 變速器模型64
• 5.2.7 駕駛員模型64
• 5.2.8 整車模型的建立64-66
• 5.3 模型置信度檢驗(yàn)66-68
• 5.4 整車匹配仿真及結(jié)果分析68-76
• 5.4.1 控制策略的建立68-70
• 5.4.2 可行解仿真分析對(duì)比70-72
• 5.4.3 不同工況下仿真分析對(duì)比72-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 總結(jié)與展望77-79
• 全文總結(jié)77-78
• 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文84

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