混合動力汽車動力電池整車匹配技術(shù)研究

【摘要】：混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicles, HEV）由于其顯著的節(jié)能環(huán)保優(yōu)勢和日臻成熟的技術(shù)被認(rèn)為是當(dāng)今汽車工業(yè)最具產(chǎn)業(yè)化意義的新能源汽車類型之一，成為各國汽車工業(yè)研究開發(fā)的熱點(diǎn)，而HEV最為關(guān)鍵的技術(shù)之一就是動力電池技術(shù)。作為HEV的重要元件，動力電池的匹配對HEV整車動力性和經(jīng)濟(jì)性都存在著較大影響。動力電池的容量、比功率等參數(shù)選擇越大，HEV的儲能能力就越強(qiáng)，純電動行駛里程越大，但同時參數(shù)選擇越大也勢必使得動力電池質(zhì)量增大，會導(dǎo)致整車動力性能的降低和成本的大幅增加，因此HEV動力電池的整車匹配優(yōu)化研究對于提高整車動力性能和降低使用成本具有極為重要的意義。 首先，本文就HEV的行駛特征進(jìn)行了深入研究，分析出了影響動力電池整車匹配的重要因素，分別為行駛工況、電機(jī)參數(shù)、整車控制策略、換檔策略、傳動系統(tǒng)參數(shù)和動力元件效率，以及電池重量和成本等，而其中行駛工況的影響最為顯著。在此基礎(chǔ)上，本文提出了基于行駛工況的混合動力汽車動力電池整車匹配方法。 其次，為驗(yàn)證該種方法的可行性，本文將某款轎車改裝成ISG輕度混合動力汽車，選取ECE+EUDC工況和UDDS工況來模擬改裝樣車的主要行駛道路特征，在每種工況下分別使用傳統(tǒng)方法和本文基于行駛工況的匹配方法對改裝樣車進(jìn)行動力電池匹配參數(shù)計(jì)算，得出相應(yīng)的動力電池組參數(shù)方案，以供對比分析。 再次，在混合動力汽車常用分析軟件ADVISOR內(nèi)置的本田Insight轎車仿真模型基礎(chǔ)上，通過修改其M文件進(jìn)行二次開發(fā)，得出了改裝樣車的仿真模型。以發(fā)動機(jī)工作特性、燃油經(jīng)濟(jì)性和污染物排放量作為評價指標(biāo)，分別對使用傳統(tǒng)方法和基于行駛工況法匹配了不同型號動力電池的改裝樣車進(jìn)行仿真分析對比。結(jié)果顯示使用基于行駛工況法匹配動力電池的改裝樣車的發(fā)動機(jī)工作特性更佳，整車燃油經(jīng)濟(jì)性得到了明顯的改善，廢氣排放指標(biāo)也相對降低，這表明基于行駛工況的匹配方法更為合理，對樣車進(jìn)行動力電池匹配效果更為良好。同時也設(shè)計(jì)了實(shí)車試驗(yàn)，開發(fā)了HEV燃油消耗實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)，用試驗(yàn)驗(yàn)證了基于行駛工況法的可行性。 本文最后在MATLAB/GUI環(huán)境下，編寫出了基于行駛工況的HEV動力電池整車匹配軟件，用戶可選擇數(shù)據(jù)庫固有車型進(jìn)行動力電池匹配，也可以根據(jù)需要自定義參數(shù)，從而大大提高了HEV動力電池整車匹配的效果和速度。 【關(guān)鍵詞】：混合動力汽車 動力電池匹配 行駛工況 ADVISOR GUI
【學(xué)位授予單位】：重慶理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：U469.72
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 混合動力汽車概述10-12
• 1.2 混合動力汽車動力電池研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 動力電池的主要性能指標(biāo)12-13
• 1.2.2 動力電池發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢13-15
• 1.2.3 混合動力汽車對動力電池的要求15
• 1.3 混合動力汽車動力電池整車匹配技術(shù)研究現(xiàn)狀15-16
• 1.4 課題研究的意義16-17
• 1.5 本文主要內(nèi)容17-18
• 2 動力電池整車匹配關(guān)鍵因素研究18-26
• 2.1 行駛工況18-21
• 2.1.1 行駛工況概述18
• 2.1.2 國內(nèi)外汽車主要行駛工況介紹18-20
• 2.1.3 行駛工況對動力電池整車匹配的影響20-21
• 2.2 電機(jī)參數(shù)21-22
• 2.3 整車控制策略22-23
• 2.4 換擋策略23
• 2.5 傳動系統(tǒng)參數(shù)和動力元件效率23-24
• 2.6 電池質(zhì)量和成本24-25
• 2.7 本章小結(jié)25-26
• 3 基于行駛工況的 HEV 動力電池整車匹配方法26-40
• 3.1 混合動力汽車行駛動力學(xué)分析26-28
• 3.2 基于行駛工況的 HEV 動力電池整車匹配方法28-38
• 3.2.1 方法的提出28-30
• 3.2.2 HEV 整車動力源功率和能量需求分析30-32
• 3.2.3 HEV 動力電池組功率和能量需求分析32-35
• 3.2.4 HEV 動力電池整車匹配優(yōu)化方法35-37
• 3.2.5 基于行駛工況的 HEV 動力電池整車匹配方法計(jì)算步驟37-38
• 3.3 本章小結(jié)38-40
• 4 混合動力汽車動力電池整車匹配實(shí)例40-54
• 4.1 改裝樣車整體參數(shù)40-41
• 4.2 行駛工況選取41-42
• 4.3 動力元件選取42-45
• 4.3.1 樣車原配置發(fā)動機(jī)特性分析42-43
• 4.3.2 ISG 電機(jī)的選取及特性分析43-45
• 4.4 整車控制策略制定45-48
• 4.5 換擋策略制定48
• 4.6 動力電池參數(shù)計(jì)算48-53
• 4.6.1 根據(jù)基于傳統(tǒng)的理論推導(dǎo)法計(jì)算49-51
• 4.6.2 根據(jù)基于行駛工況的 HEV 動力電池整車匹配方法計(jì)算51-53
• 4.7 本章小結(jié)53-54
• 5 軟件仿真及結(jié)果分析54-66
• 5.1 仿真軟件 ADVISOR 介紹54-55
• 5.2 基于 ADVISOR 的 HEV 動力電池組匹配結(jié)果驗(yàn)算55-64
• 5.2.1 仿真參數(shù)輸入和設(shè)置55-57
• 5.2.2 仿真結(jié)果輸出及分析57-64
• 5.3 本章小結(jié)64-66
• 6 實(shí)車試驗(yàn)及結(jié)果分析66-74
• 6.1 試驗(yàn)方案66
• 6.2 實(shí)車改裝66-68
• 6.2.1 實(shí)車改裝結(jié)構(gòu)66-67
• 6.2.2 試驗(yàn)路況的選取67
• 6.2.3 動力電池的選取67-68
• 6.3 試驗(yàn)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)68-70
• 6.3.1 傳感器的選取68-69
• 6.3.2 數(shù)據(jù)采集模塊的選取69-70
• 6.4 試驗(yàn)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)70-71
• 6.5 試驗(yàn)結(jié)果及分析71-72
• 6.6 本章小結(jié)72-74
• 7 混合動力汽車動力電池整車匹配軟件設(shè)計(jì)74-80
• 7.1 HEV 動力電池整車匹配軟件主要特點(diǎn)及功能74-75
• 7.2 HEV 動力電池整車匹配軟件設(shè)計(jì)75-79
• 7.2.1 軟件主要結(jié)構(gòu)75
• 7.2.2 軟件界面和操作75-79
• 7.3 本章小結(jié)79-80
• 總結(jié)與展望80-82
• 致謝82-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 附錄87

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