雙行星排式混合動力汽車構(gòu)型分析及協(xié)調(diào)控制

【摘要】：隨著社會的發(fā)展，汽車技術(shù)的進步，以及環(huán)境惡化和能源危機的逐漸凸顯，混合動力汽車已經(jīng)逐漸成為人們研究的熱點。在混合動力汽車的構(gòu)型中有三種類型：串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)。這三種構(gòu)型，各有優(yōu)缺點，其中混聯(lián)式是兼?zhèn)浯?lián)和并聯(lián)的優(yōu)點的一種形式。而在所有的混聯(lián)式構(gòu)型中，最受歡迎的就是EVT式（含有行星齒輪機構(gòu)的混聯(lián)式動力耦合器）的混聯(lián)機構(gòu)，因為，它能實現(xiàn)發(fā)動機的扭矩解耦和轉(zhuǎn)速解耦的雙重效果，使發(fā)動機盡量運行在最優(yōu)曲線上。EVT具有很多種構(gòu)型，每種構(gòu)型都具有各自的優(yōu)點和缺點。目前，國外對于EVT構(gòu)型的研究和使用，已經(jīng)相當(dāng)成熟，然而，國內(nèi)在這方面的研究還十分欠缺。所以，本文準備從國外EVT研究成果出發(fā)，對國外近幾年的優(yōu)秀EVT構(gòu)型進行研究，總結(jié)其構(gòu)型特性規(guī)律，為國內(nèi)汽車企業(yè)在EVT方面的自主研發(fā)，提供一定的借鑒意義。 由于混合動力汽車不僅具有一個動力源，還包括電動機和發(fā)電機作為動力源，在模式切換時，發(fā)動機的動態(tài)響應(yīng)速度沒有電機響應(yīng)的速度快，所以有時會出現(xiàn)短時間內(nèi)的動力中斷和整車的較大波動。因此，需要分析各個動力源的動態(tài)特性和模式切換過程，運用電機扭矩補償原理，對動力源進行動態(tài)協(xié)調(diào)控制，保證其較好的動態(tài)協(xié)調(diào)效果。本文以EVT里最具代表性的雙行星排式混合動力汽車（Lexus GS450h構(gòu)型）為研究對象，研究其動態(tài)協(xié)調(diào)控制算法，同時進行仿真分析。本文主要從以下幾方面進行研究： 1，進行EVT構(gòu)型分析。主要以Toyota公司和GM公司為代表進行優(yōu)質(zhì)EVT構(gòu)型分析，總結(jié)其優(yōu)缺點和構(gòu)型演變規(guī)律，并對各個構(gòu)型進行力學(xué)分析和模式分析，以此來為國內(nèi)EVT構(gòu)型的自主研發(fā)提供借鑒依據(jù)。 2，對發(fā)動機、電機分別進行特性分析，得出其不同的動態(tài)響應(yīng)級別，并且解釋了為什么混合動力汽車在模式切換時會發(fā)生動力中斷和波動過強的不良現(xiàn)象。對雙行星排式混合動力汽車（Lexus GS450h）的EVT構(gòu)型進行動力學(xué)分析，選擇沖擊度J作為協(xié)調(diào)控制的評價指標(biāo)。 3，以發(fā)動機啟動作為模式切換的典型過程，利用電機扭矩補償原理，定義這一過程的動態(tài)控制算法。分析后排高低檔之間的切換過程，定義與拉維娜氏連接的兩個制動器切換時的動態(tài)控制算法。 4，運用AMESim軟件與Matlab/simulink軟件搭建發(fā)動機啟動過程和后排高低檔切換過程的控制模型，進行仿真驗證，并且優(yōu)化算法，得出最好的控制效果，提高整車動力性，以及降低整車沖擊度。 【關(guān)鍵詞】：混合動力 雙行星排 構(gòu)型分析 模式切換 協(xié)調(diào)控制
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 雙行星排式混合動力汽車11-15
• 1.1.1 國外構(gòu)型現(xiàn)狀11-14
• 1.1.2 國內(nèi)構(gòu)型現(xiàn)狀14-15
• 1.2 雙行星排式混合動力系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制問題的提出15-16
• 1.3 雙行星排式混合動力系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制的相關(guān)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3.1 國內(nèi)研究進展16-17
• 1.3.2 國外研究進展17-18
• 1.4 本論文研究的意義18-19
• 1.5 論文的主要內(nèi)容及工作19-21
• 第2章 構(gòu)型分析21-61
• 2.1 日本 TOYOTA 公司 EVT 構(gòu)型分析21-35
• 2.1.1 日本 Toyota 公司單排21-25
• 2.1.2 日本 Toyota 公司 THS—C 系統(tǒng)25-28
• 2.1.3 日本 Toyota 公司雙排28-29
• 2.1.4 日本 Toyota 公司 Ravigneaux 型29-33
• 2.1.5 日本 Toyota 公司 EVT 構(gòu)型總結(jié)33-35
• 2.2 美國 GM 公司 EVT 構(gòu)型分析35-55
• 2.2.1 美國 GM 公司雙排35-43
• 2.2.2 美國 GM 公司三排43-53
• 2.2.3 美國 GM 公司 EVT 構(gòu)型總結(jié)53-55
• 2.3 國內(nèi) EVT 構(gòu)型分析55-57
• 2.3.1 同濟大學(xué)55
• 2.3.2 中國汽車技術(shù)研究中心55-56
• 2.3.3 吉林大學(xué)56-57
• 2.4 構(gòu)型專利總結(jié)57-61
• 第3章 雙行星排式動力系統(tǒng)的特性分析及平順性評價指標(biāo)61-73
• 3.1 整車特性分析61-64
• 3.1.1 發(fā)動機動態(tài)特性分析61-62
• 3.1.2 電動機動態(tài)特性分析62-64
• 3.1.3 發(fā)電機動態(tài)特性分析64
• 3.2 雙行星排式耦合系統(tǒng)動力傳遞特性分析64-70
• 3.2.1 前排行星齒輪機構(gòu)特性分析66-68
• 3.2.2 后排拉維娜氏系統(tǒng)的特性分析68-70
• 3.3 模式切換效果的評價指標(biāo)分析70-71
• 3.4 本章小結(jié)71-73
• 第4章 模式切換時的協(xié)調(diào)控制算法研究73-83
• 4.1 工作模式分析73-74
• 4.2 發(fā)動機啟動過程的控制算法74-79
• 4.2.1 整車的總扭矩需求74-75
• 4.2.2 發(fā)動機啟動過程中的電機扭矩補償75-79
• 4.3 拉維娜氏結(jié)構(gòu)兩個制動器的控制分析79-82
• 4.3.1 傳動比的選擇79-80
• 4.3.2 拉維娜氏結(jié)構(gòu)速比切換時制動器的控制80-82
• 4.4 本章小結(jié)82-83
• 第5章 模式切換的仿真分析83-93
• 5.1 雙行星排式混合動力汽車的仿真模型83-86
• 5.2 發(fā)動機啟動時動態(tài)協(xié)調(diào)控制的仿真研究86-89
• 5.3 后排高速檔、低速檔切換過程的仿真分析89-92
• 5.3.1 由低速檔切換至高速檔的仿真結(jié)果89-91
• 5.3.2 由高速檔切換至低速檔的仿真結(jié)果91-92
• 5.4 本章小結(jié)92-93
• 第6章 全文總結(jié)及展望93-97
• 6.1 全文總結(jié)93-94
• 6.2 研究展望94-97
• 參考文獻97-103
• 作者簡介及研究成果103-105
• 致謝105

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