基于CVT的類菱形混合動(dòng)力電動(dòng)汽車系統(tǒng)研究與仿真

【摘要】：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(Hybrid Electric Vehicle)是傳統(tǒng)燃油汽車和純電動(dòng)汽車相結(jié)合的新車型,具有燃油汽車的動(dòng)力性能和較低的排放特性,是當(dāng)前解決節(jié)能、環(huán)保問(wèn)題切實(shí)可行的方案。 類菱形汽車是湖南大學(xué)自主開(kāi)發(fā)的具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新型汽車,該類型車在安全性與輕量化方面有其獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。以此車為平臺(tái),本文圍繞類菱形混合動(dòng)力汽車的總體設(shè)計(jì)和控制進(jìn)行了全方位的深入研究和探討。 結(jié)合類菱形混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用了傳統(tǒng)意義上的差速器即2K-H型錐齒輪負(fù)號(hào)機(jī)構(gòu)、嚙合方式為ZUWGW的輪系作為動(dòng)力耦合器。為驗(yàn)證該方案的可行性,運(yùn)用UG建立了新型動(dòng)力耦合器的三維模型,并將其導(dǎo)入Adams軟件中進(jìn)行了仿真,確定了該耦合器三個(gè)輸入輸出端力矩與轉(zhuǎn)速之間的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)關(guān)系式。臺(tái)架實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了仿真結(jié)論的正確性。 在采用新型動(dòng)力耦合器的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種基于類菱形車平臺(tái)的新型混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)鏈,并提出了一套基于CVT新型驅(qū)動(dòng)鏈的混合動(dòng)力汽車部件設(shè)計(jì)、選擇與匹配的理論,對(duì)整車試制具有指導(dǎo)作用。這是混合動(dòng)力汽車技術(shù)開(kāi)發(fā)的核心和基礎(chǔ)之一,是自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要體現(xiàn),涉及企業(yè)的核心技術(shù)機(jī)密,對(duì)此國(guó)外企業(yè)采取了嚴(yán)密的技術(shù)封鎖。 根據(jù)國(guó)際上電動(dòng)汽車研究現(xiàn)狀,類菱形混合動(dòng)力汽車采用了七個(gè)節(jié)點(diǎn)的基于CAN總線的分布式控制系統(tǒng),自行擬定了以SAE J1939協(xié)議為參考標(biāo)準(zhǔn)的CN2004B協(xié)議和以CAN2.0A為基礎(chǔ)的CN2004A協(xié)議,并通過(guò)離線仿真實(shí)驗(yàn)、硬件半在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該協(xié)議的可行性與可靠性。 為減少研發(fā)成本,按照模塊化思想,在MATLAB\SIMUlink|PSB|FIS等模塊的基礎(chǔ)上自行研究和開(kāi)發(fā)了一套混合動(dòng)力汽車的前向式仿真模型,并經(jīng)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,驗(yàn)證了該模型的有效性與可信度。 混合動(dòng)力車輛的控制策略受多種因素影響,并在很大程度上決定了混合動(dòng)力車輛的總體性能。在全面研究混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成部件特性的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)對(duì)基于CVT的混合動(dòng)力車輛的控制進(jìn)行了探討和分析,提出了類菱形混合動(dòng)力轎車整車控制的兩套策略,并比較了其優(yōu)劣。 【關(guān)鍵詞】：類菱形混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(qr_HEV) 動(dòng)力耦合器 CVT 新型驅(qū)動(dòng)鏈 CAN協(xié)議 前向式仿真模型 控制策略
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 插圖索引11-14
• 參數(shù)符號(hào)表14-18
• 第1章 緒論18-36
• 1.1 電動(dòng)汽車概述18-22
• 1.1.1 純電動(dòng)汽車18-19
• 1.1.2 燃料電池汽車19-20
• 1.1.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車20-22
• 1.2 混合動(dòng)力汽車研發(fā)概況22-27
• 1.2.1 國(guó)外混合動(dòng)力汽車研發(fā)概況23-26
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)混合動(dòng)力汽車研發(fā)概況26-27
• 1.3 混合動(dòng)力汽車的分類27-34
• 1.3.1 牽引力混合式28-29
• 1.3.2 轉(zhuǎn)矩混合式29-30
• 1.3.3 耦合器混合式30-34
• 1.4 混合動(dòng)力轎車主要研究?jī)?nèi)容及發(fā)展趨勢(shì)34
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容34-36
• 第2章 新型動(dòng)力耦合器的研制36-47
• 2.1 動(dòng)力耦合器的功能與設(shè)計(jì)36-38
• 2.1.1 動(dòng)力耦合器的功能36-37
• 2.1.2 新型動(dòng)力耦合器的設(shè)計(jì)37-38
• 2.2 新型動(dòng)力耦合器的adams建模與仿真38-44
• 2.2.1 adams建模38-40
• 2.2.2 adams仿真40-44
• 2.2.3 adams仿真結(jié)論44
• 2.3 新型動(dòng)力耦合器的實(shí)驗(yàn)44-46
• 2.4 本章小結(jié)46-47
• 第3章 類菱形混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)鏈設(shè)計(jì)47-68
• 3.1 qr_HEV驅(qū)動(dòng)鏈的總體設(shè)計(jì)47-50
• 3.1.1 類菱形汽車的特點(diǎn)47-48
• 3.1.2 類菱形混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的構(gòu)成48-50
• 3.2 qr_HEV驅(qū)動(dòng)鏈的參數(shù)設(shè)計(jì)50-66
• 3.2.1 輪胎的選擇52
• 3.2.2 CVT的選擇52-53
• 3.2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇53-57
• 3.2.4 動(dòng)力耦合器參數(shù)的選擇57-58
• 3.2.5 主減速器速比的選擇58-60
• 3.2.6 電動(dòng)機(jī)的選擇60-63
• 3.2.7 電池的選擇63-65
• 3.2.8 參數(shù)的調(diào)整與修改65-66
• 3.3 本章小結(jié)66-68
• 第4章 電動(dòng)汽車 CAN總線通信協(xié)議應(yīng)用研究68-88
• 4.1 SAE J193968-70
• 4.2 電動(dòng)汽車的 CAN總線網(wǎng)絡(luò)70-72
• 4.3 基于29位 ID的通信協(xié)議72-79
• 4.3.1 CN2004B協(xié)議 ID定義72
• 4.3.2 CN2004B協(xié)議 P的定義72-73
• 4.3.3 CN2004B協(xié)議 SA的定義73-75
• 4.3.4 CN2004B協(xié)議 PGN的定義75-77
• 4.3.5 CN2004B協(xié)議 DATA的定義77-79
• 4.4 基于11位 ID的通信協(xié)議簡(jiǎn)介79-80
• 4.5 CN2004協(xié)議的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)80-87
• 4.5.1 離線通訊實(shí)驗(yàn)81-82
• 4.5.2 硬件半在環(huán)仿真實(shí)驗(yàn)82-83
• 4.5.3 各節(jié)點(diǎn)硬件簡(jiǎn)介83-85
• 4.5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)論85-87
• 4.6 本章小結(jié)87-88
• 第5章 混合動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的建立88-115
• 5.1 系統(tǒng)仿真的綜合模型88-90
• 5.2 駕駛員模型90-91
• 5.3 車輛動(dòng)力學(xué)模型91-93
• 5.4 發(fā)動(dòng)機(jī)模型93-97
• 5.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的數(shù)學(xué)模型93-94
• 5.4.2 發(fā)動(dòng)機(jī)油耗數(shù)值模型94-95
• 5.4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)特性95-97
• 5.5 電動(dòng)機(jī)模型97-99
• 5.6 蓄電池模型99-107
• 5.6.1 NiMH電池的工作原理與電池 SOC的定義100-101
• 5.6.2 電池的等效電路與參數(shù)計(jì)算101-104
• 5.6.3 基于狀態(tài)空間的 SOC估計(jì)算法104-107
• 5.7 耦合器模型107-110
• 5.7.1 離合器的數(shù)學(xué)模型107-109
• 5.7.2 制動(dòng)器的數(shù)學(xué)模型109-110
• 5.7.3 差速器的數(shù)學(xué)模型110
• 5.7.4 變速器的數(shù)學(xué)模型110
• 5.8 CVT模型110-114
• 5.8.1 CVT的速比與目標(biāo)速比110-112
• 5.8.2 CVT的數(shù)學(xué)模型112-114
• 5.9 本章小結(jié)114-115
• 第6章 系統(tǒng)控制策略、仿真與實(shí)驗(yàn)115-134
• 6.1 qr_HEV的簡(jiǎn)單控制策略115-120
• 6.1.1 純發(fā)動(dòng)機(jī)模式的簡(jiǎn)單控制策略115-118
• 6.1.2 純電動(dòng)模式的簡(jiǎn)單控制策略118
• 6.1.3 自主模式的簡(jiǎn)單控制策略118-120
• 6.2 qr_HEV的模糊控制策略120-127
• 6.2.1 純發(fā)動(dòng)機(jī)模式的模糊控制策略121-123
• 6.2.2 純電動(dòng)模式的模糊控制策略123-124
• 6.2.3 自主模式的模糊控制策略124-127
• 6.3 簡(jiǎn)單控制策略的仿真與實(shí)驗(yàn)127-132
• 6.3.1 基于 CVT的純內(nèi)燃機(jī)汽車仿真與實(shí)驗(yàn)127-130
• 6.3.2 純電動(dòng)汽車仿真與實(shí)驗(yàn)130-132
• 6.4 qr_HEV仿真結(jié)論132-133
• 6.5 本章小結(jié)133-134
• 結(jié)論134-136
• 參考文獻(xiàn)136-141
• 致謝141-142
• 附錄A 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論著目錄142-143
• 附錄B 攻讀博士學(xué)位期間科研成果及獲獎(jiǎng)目錄143-144
• 附錄C 攻讀博士學(xué)位期間參加科研項(xiàng)目目錄144-145
• 附錄D 自主開(kāi)發(fā)的 CAN總線實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)軟件界面145-146
• 附錄E 新型動(dòng)力耦合器臺(tái)架實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)146

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