基于COMSOL的混合動力汽車動力耦合機構瞬態(tài)溫度場研究

【摘要】：面對全球石油資源日漸枯竭、環(huán)境污染日趨嚴重以及國家法規(guī)對汽車排放要求越來越高的現狀，人類必須尋找一條既環(huán)保、節(jié)能，又能繼續(xù)享受汽車所帶來的生活便利與社會快速發(fā)展等好處的道路。由此加速了混合動力汽車和純電動汽車的發(fā)展。然而由于在純電動汽車和燃料電池汽車關鍵技術未取得突破性進展情況下，使得混合動力汽車成為當今汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向。 動力耦合機構是混合動力汽車傳動系統(tǒng)的核心部分，它將發(fā)動機和電機的動力進行耦合，實現混合動力汽車所需的多種工作模式，如純電動驅動、發(fā)動機單獨驅動、混合驅動、輕載充電和再生制動等，其性能對整車動力性、燃油經濟性及排放性有直接影響，是混合動力汽車成功開發(fā)的關鍵。 目前，國內外對混合動力汽車動力耦合機構的研究主要集中在動力耦合機構結構設計、模式切換控制等方面，而對動力耦合機構整體溫度場分布研究較少。動力耦合機構在工作過程中產生熱量，造成溫度升高，溫度過高會導致離合器和電機工作失效和損害，從而影響動力耦合機構的工作性能以及整車性能。因此，對動力耦合機構溫度分布進行研究具有重要意義。 本文以重度混合動力汽車動力耦合機構為研究對象，根據混合動力汽車不同工作模式，對動力耦合機構溫度場進行了建模與仿真分析，得到了溫度場分布規(guī)律；并對風冷ISG(Integrated Starter and Generator)電機溫度場進行仿真分析與試驗驗證。具體研究體現在以下幾個方面： （1）介紹了混合動力汽車及動力耦合機構在混合動力汽車中的功能作用和分類，分析了動力耦合機構在國內外的研究現狀，介紹了國內外對動力耦合機構溫度場的研究現狀。 （2）分析了動力耦合機構在車輛純電動驅動、發(fā)動機單獨驅動、混合驅動等不同工作模式下的工作狀態(tài)及熱源情況。由于混合動力汽車工作模式眾多，本文只選取了純電動驅動、發(fā)動機單獨驅動以及電機啟動發(fā)動機這3種典型工作模式下動力耦合機構發(fā)熱情況，并對此3種情況下動力耦合機構溫度場進行了仿真計算分析。 （3）結合動力耦合機構實際結構，建立了基于PROE的動力耦合機構三維模型，運用傳熱學理論計算了動力耦合機構熱源、對流換熱系數、熱流密度等相關熱力學參數，建立了COMSOL環(huán)境下的動力耦合機構溫度場仿真計算模型，進行仿真計算，得出了動力耦合機構溫度場分布。在純電動驅動工作模式和不同冷卻液流量下，對動力耦合機構溫度場進行了仿真計算，分析了冷卻液流量對溫度場的影響。 （4）以動力耦合機構中風冷ISG電機為研究對象，對其在混合動力汽車純電動工作模式下額定工作狀態(tài)和峰值工作狀態(tài)時的溫度場進行了研究，并進行ISG電機溫度試驗，驗證了ISG電機模型和仿真計算方法的正確性。 【關鍵詞】：混合動力汽車 動力耦合機構 ISG電機 濕式多片離合器 瞬態(tài)溫度場
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-19
• 1.1 課題背景9-10
• 1.2 混合動力汽車概述10-12
• 1.2.1 混合動力汽車的定義10-11
• 1.2.2 混合動力汽車的特點11-12
• 1.3 混合動力汽車動力耦合機構溫度場的研究12-16
• 1.3.1 動力耦合機構的介紹12-15
• 1.3.2 動力耦合機構溫度場研究現狀15-16
• 1.4 本文研究的主要內容16-19
• 2 動力耦合機構熱場分析19-33
• 2.1 傳熱學理論基礎19-25
• 2.1.1 熱傳遞基本形式19-22
• 2.1.2 瞬態(tài)傳熱基本理論22-23
• 2.1.3 定解條件23-25
• 2.2 不同工作模式下動力耦合機構熱源分析25-27
• 2.2.1 電機單獨驅動工作模式26
• 2.2.2 發(fā)動機單獨驅動工作模式26
• 2.2.3 電機啟動發(fā)動機工作模式26
• 2.2.4 混合驅動工作模式26-27
• 2.2.5 行車充電工作模式27
• 2.3 COMSOL Multiphysics 多物理耦合軟件介紹27-30
• 2.3.1 傳熱模塊簡介28-29
• 2.3.2 熱分析方法簡介29-30
• 2.4 本章小結30-33
• 3 動力耦合機構建模及參數計算33-49
• 3.1 動力耦合機構三維模型的建立33-35
• 3.2 ISG 電機邊界條件計算35-37
• 3.2.1 銅耗計算35-36
• 3.2.2 鐵耗計算36
• 3.2.3 對流換熱系數計算36-37
• 3.3 離合器邊界條件計算37-43
• 3.3.1 熱流密度的計算37-40
• 3.3.2 熱流密度分配40-41
• 3.3.3 對流換熱系數的計算41-43
• 3.4 COMSOL 仿真計算步驟及設置43-47
• 3.5 本章小結47-49
• 4 動力耦合機構溫度場仿真結果與分析49-59
• 4.1 電機單獨驅動工作模式49-50
• 4.2 發(fā)動機單獨驅動工作模式50-52
• 4.3 電機啟動發(fā)動機工作模式52-54
• 4.4 不同冷卻液流量下溫度分布54-57
• 4.5 本章小結57-59
• 5 基于 COMSOL 的風冷 ISG 電機溫度場分析與試驗驗證59-67
• 5.1 風冷 ISG 電機三維模型的建立59
• 5.2 風冷 ISG 電機邊界條件計算59-60
• 5.2.1 ISG 電機端面散熱系數的確定59-60
• 5.2.2 氣隙中散熱系數的確定60
• 5.3 仿真結果分析60-63
• 5.3.1 ISG 電機額定狀態(tài)下溫度分布60-61
• 5.3.2 ISG 電機峰值狀態(tài)下溫度分布61-63
• 5.3.3 風速對 ISG 電機溫度場的影響分析63
• 5.4 風冷 ISG 電機溫度實驗驗證63-65
• 5.4.1 電機額定狀態(tài)64-65
• 5.4.2 電機峰值狀態(tài)65
• 5.5 本章小結65-67
• 6 總結與展望67-69
• 6.1 論文總結67-68
• 6.2 繼續(xù)研究方向68-69
• 致謝69-71
• 參考文獻71-75
• 附錄75
• A. 作者在攻讀學位期間發(fā)表的論文目錄75
• B. 作者在攻讀學位期間參加的科研項目目錄75

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

高速列車與軌道垂向動力耦合仿真模型的開發(fā)    胡用生,陸正剛,張輝

DSP的混合動力汽車電機驅動系統(tǒng)的設計    楊立勇,王明渝,劉和平

混合動力汽車正向建模與仿真    王慶年,劉志茹,王偉華,曾小華

雙排行星齒輪機構在混合動力汽車上的應用研究    魏躍遠,林逸,林程,何洪文

混合動力 汽車驅動的投資革命    布爾古德;

混合動力汽車USB主機系統(tǒng)的設計與實現    曹琳琳;王耀南;唐繼剛;熊殷;

CRUISE軟件在混合動力汽車性能仿真中的應用    汪斌;李崢;彭紅濤;朱禹;

積極推動我國混合動力汽車的開發(fā)    陳賢章;

混合動力車用飛輪電池可行性分析及性能仿真    郭晉晟;王家明;馬茲林;楊林;

混合動力汽車的研究現狀與發(fā)展前景    秦朝舉;袁麗娟;

一種混合動力汽車驅動控制研究    嚴世榕;洪亮;

混合動力汽車及其關鍵技術綜述    李正浩;魯植雄;

混合動力汽車的發(fā)展與應用    文少波;鄒政耀;

一種并聯型混合動力汽車控制系統(tǒng)研究    劉昌錦;岳偉甲;樂群;

準“綠色”混合動力汽車與環(huán)境保護    李軍;秦大同;

混合動力汽車熱管理系統(tǒng)流場和溫度場CFD分析    梁昌杰;陳方元;秦大同;

混合動力汽車熱管理系統(tǒng)流場和溫度場CFD分析    梁昌杰;陳方元;秦大同;

電子及計算機技術在混合動力汽車電池測試系統(tǒng)中的應用    曾小華;王慶年;宋大鳳;李靜;林林;

基于COMSOL載流攪拌摩擦焊數值模擬    項俊鋒;陳杰;王小明;羅鍵;

基于COMSOL研究肌纖維被動收縮有限元振動模型    王婷婷;閔一建;

美國汽車角逐混合動力汽車市場（下）    峻嶺

“重慶造”混合動力汽車躋身世界先進行列    記者 關媛媛

重慶政府采購自主研發(fā)混合動力汽車    記者劉陽子

混合動力汽車駛入百姓生活    本報記者 謝莉葳 實習生 李玥林

2至3年,混合動力汽車將成市場主流    記者 范建

美國汽車角逐混合動力汽車市場（上）    峻嶺

油電混合動力汽車在美國大行其道    魏薇

混合動力汽車技術取得新突破    記者 李文峰　通訊員 夏偉雄 劉亞鵬

新能源元年從“弱混”開啟”    本報記者 金麗媛

發(fā)展混合動力汽車刻不容緩    木子風

無級變速混合動力汽車動力耦合及速比控制研究    鄒乃威

串聯混合動力汽車建模與能源管理系統(tǒng)控制策略研究    劉樂

串聯混合動力汽車能量優(yōu)化管理策略研究    申彩英

ISG柴電混合動力汽車多能源管理策略研究    鐘虎

混合動力汽車復合儲能系統(tǒng)參數匹配與控制策略研究    于海芳

車用永磁同步電機的參數匹配、協調控制與性能評價研究    王偉

橋間分配四驅混合動力電動汽車能耗優(yōu)化控制策略研究    李曉甫

單電機重度混合動力汽車模式切換與AMT換擋平順性控制策略研究    杜波

基于雙離合器的插電式MPV混合動力系統(tǒng)匹配技術研究    李振磊

單電機ISG型AMT重度混合動力汽車能量管理策略研究    彭志遠

基于COMSOL的混合動力汽車動力耦合機構瞬態(tài)溫度場研究    何強

差速耦合式混合動力汽車系統(tǒng)建模與性能仿真    張東旭

一種雙排行星輪系動力耦合方案研究    趙博聞

混合動力電動客車的研究    程自珠

基于LabVIEW的混合動力汽車驅動系統(tǒng)的研究    鄧娟

并聯式混合動力汽車控制策略研究    岳淑彪

基于行駛工況的混合動力汽車參數匹配、控制策略研究及仿真平臺搭建    張桂連

串聯式Plug-in混合動力汽車能量管理控制策略研究    祝毅

PLUG-IN并聯混合動力城市客車電功率比研究    姚佳

Plug-in混合動力汽車控制策略研究    楊攀