并联混合动力中型客车多能源动力优化控制策略bgof.docx
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1、分类号:U463.341密 级:单位代码:10433学 号:Y0602078山东理工工大学硕士学位位论文并联混合合动力中中型客车车多能源源动力优化控制制策略研研究RESEEARCCHONN MULLTI-ENERRGY POWWER TRAAIN OPTTIMIIZATTIONNANDD CONNTROOL SSTRAATEGGYOFF PARRALLLEL HYBBRIDD ELEECTRRIC BUSS研究生:宋 忠忠 凯 指导教师师:谭德荣荣教授申请学位位门类级级别:工 学学 硕 士学科专业业名称:载运工工具运用用工程研究方向向:车辆电电子技术术论文完成成日期:20009年 4月8日独
2、创 性 声声 明本人声明明所呈交交的论文文是我个个人在导导师指导导下进行行的研究究工作及及取得的的研究成成果。尽尽我所知知,除了了文中特特别加以以标注和和致谢的的地方外外,论文文中不包包含其他他人已经经发表或或撰写过过的研究究成果,也也不包含含为获得得山东理理工大学学或其它它教育机机构的学学位或证证书而使使用过的的材料。与与我一同同工作的的同志对对本研究究所做的的任何贡贡献均已已在论文文中作了了明确的的说明并并表示了了谢意。研究生签签名: 时时间: 年 月 日日关于论文文使用授授权的说说明本人完全全了解山山东理工工大学有有关保留留、使用用学位论论文的规规定,即即:学校校有权保保留送交交论文的的
3、复印件件和磁盘盘,允许许论文被被查阅和和借阅;学校可可以用不不同方式式在不同同媒体上上发表、传传播学位位论文的的全部或或部分内内容,可可以采用用影印、缩缩印或扫扫描等复复制手段段保存、汇汇编学位位论文。(保密的的学位论论文在解解密后应应遵守此此协议)研究生签签名: 时时间: 年 月 日日导师签名名: 时间间: 年年 月 日摘 要随着科技技发展和和社会进进步,汽汽车保有有量日益益增加,汽汽车工业业所带来来的能源源短缺与与环境污污染等问问题越来来越受到到世界各各国的重重视。混混合动力力汽车作作为一种种低能耗耗、低排排放且能能够满足足现代使使用性能能要求的的新型能能源汽车车,受到到越来越越广泛的的关
4、注。本文以舒舒驰中型型客车YYTK666055Q为研研究对象象,运用用并联混混合动力力系统的的有关知知识对其其动力系系统进行行设计,优优化了动动力系统统参数,使使之在保保持动力力性的基基础上,达达到提高高燃油经经济性和和降低排排放的设设计目标标。本文分析析比较了了混合动动力系统统的几种种驱动结结构形式式;研究究了混合合动力客客车动力力总成部部件选型型理论,提提出了发发动机、储储能元件件、电机机以及变变速器等等的选型型方案,并并提出了了双轴并并联的混混合动力力客车动动力系统统设计开开发方案案。对YYTK666055QHEEV并联联混合动动力客车车进行动动力系统统参数选选择和控控制策略略的研究究,
5、提出出了实时时控制策策略。运运用addvissor仿仿真软件件编辑客客车动力力系统各各组成部部件M文文件并对对其建模模;研究究了在不不同工况况下的客车动动力性与与经济性性;与传统统车型进进行比较较,突出出并联混混合动力力系统的的优越性性。关键词:并联混混合动力力客车;动力参参数匹配配;控制制策略;仿真AbsttracctWithh teechnnoloogiccal devveloopmeent andd soociaal pproggresss, thee auutommobiile inddusttry is inccreaasinng yyearr byy yeear. Ennerggy
6、 ssourrce shoortaage andd ennvirronmmentt poolluutioon aarissingg frrom auttomoobille iinduustrry hhavee beeen givven morre aand morre aatteentiion alll ovver thee woorldd. HHEV is a nnew typpe mmotoor vvehiiclee wiith loww ennerggy cconssumpptioon aand emiissiion, itt reeceiivess moore andd moore e
7、xttenssivee atttenntioon.YTK666055Q wwas stuudieed iin tthiss paaperr ass trradiitioonall moodell too deesiggn ppoweer ttraiin ssysttem by rellateed iinfoormaatioon iin oordeer tto rreallizee thhe ddesiigneed oobjeect to impprovve tthe fueel eeconnomyy annd ddecrreasse tthe emiissiion.The papper ana
8、alyzzed andd coompaaredd seeverral driive strructturee. TThe parralllel connfigguraatioon wwas putt foorwaard bassed on anaalyzzingg thhe aadvaantaagess annd ddisaadvaantaagess foor sseriies andd paaralllell poowerr trrainn foor hhybrrid eleectrric powwer traain strructturee. TThenn, tthe typpe ffor
9、 powwer traain, suuch as engginee, sstorragee, mmotoor aand traansmmisssionn waas sseleecteed rresppecttiveelyaaccoordiingttoannalyyzinngthhe ccompponeent forr HEEV. Bassed on YTKK66005Q, thhe ppapeer ccomppletted dynnamiic pparaametter mattchiing of YTKK66005QHHEV andd coontrrol strrateegy ressearr
10、ch. Annd iit sseleecteed rreall tiime conntrool sstraateggy.AADVIISORR sooftwwaree waas uusedd too siimullatee thhe ddesiigneed pprottotyype undder cerrtaiin ddrivve ccyclle. Thee siimullatiion ressultt waas ccomppareed wwithh thhat froom cconvventtionnal buss prrotootyppe, froom wwhicch iit ccoulld
11、 bbe cconccludded thaat aas ffor thee neewlyy deesiggnedd prrotootyppe, thee paarammeteer sseleectiing wass reeasoonabble andd hyybriid ppoweer wwas supperiior.Key worrds: Paraalleel HHybrridEElecctriic VVehiiclee; DDynaamicc Paraametterss Maatchhingg; CConttroll Straateggy; Simmulaatioon目录摘 要IAbstt
12、racctIII第一章 引 言11.1 选题背背景11.2 论文研研究的目目的和意意义11.3 国内外外混合动动力电动动客车的的研究现现状与发发展趋势势21.3.1 国国外混合合动力电电动客车车的研究究现状221.3.2 国国内混合合动力电电动客车车的研究究现状331.3.3 国国内外混混合动力力电动客客车的发发展趋势势41.4 论文的的主要研研究内容容41.5 本章小小结5第二章 混合动力力客车动动力系统统布置方案案研究662.1 概述662.2 混合动动力客车车驱动类类型和工工作原理理62.2.1 串串联式混混合动力力客车(SSHEVV)62.2.2 并并联式混混合动力力客车(PPHEVV
13、)82.2.3 混混联式混混合动力力客车(PPSHEEV)1122.2.4 插插电式混混合动力力客车1132.2.5 四四种混合合动力驱驱动系统统的性能能特点和和对比1142.3 YTKK66005QHHEV动动力驱动动系统的的确定1172.3.1 中中型客车车运行工工况的特特点1772.3.2 YYTK666055QHEEV动力力驱动系系统方案案172.4 本章小小结188第三章 并联混混合动力力中型客客车动力力总成选选型与参参数匹配配203.1 概述2203.2 YTKK66005Q整整车参数数和性能能指标2203.3 并联混混合动力力客车动动力总成成选型2213.3.1 并并联混合合动力
14、客客车整车车模型2213.3.2 并并联混合合动力客客车发动动机选型型213.3.3 并并联混合合动力客客车电动动机选型型243.3.4 并并联混合合动力客客车储能能元件选选型2553.3.5 并并联混合合动力客客车变速速器选型型263.4 YTKK66005QHHEV动动力传动动系参数数的选择择273.4.1 YYTK666055QHEEV发动动机参数数的选择择273.4.2 YYTK666055QHEEV发动动机参数数的选择择293.4.3 YYTK666055QHEEV电池池参数的的选择3303.4.4 YYTK666055QHEEV传动动系速比比的选择择323.5 本章小小结344第四
15、章 并联混混合动力力中型客客车动力力总成控控制策略略354.1 概述3354.2并并联混合合动力客客车控制制策略研研究3554.2.1 电电动助力力控制策策略3554.2.2 实实时控制制策略3374.2.3 模模糊逻辑辑控制策策略3994.3 YTKK66005QHHEV的的控制策策略和控控制模式式404.4 本章小小结411第五章 ADVVISOOR软件件仿真及及结果分分析4225.1 概述4425.2 电动客客车仿真真软件AADVIISORR简介4425.2.1 AADVIISORR的文件件结构和和工作原原理4225.2.2 AADVIISORR的仿真真界面4435.2.3 AADVII
16、SORR的基本本功能4465.3 ADVVISOOR仿真真方法及及m文件件的建立立465.3.1 AADVIISORR仿真方方法4665.3.2 mm文件的的建立4485.4 YTKK66005QHHEV性性能测试试选型、仿仿真工况况及结果果分析4485.4.1 设设置性能能测试选选项4885.4.2 仿仿真工况况研究4495.4.3 仿仿真结果果分析5515.5 本章小小结522第六章 论文总总结与研研究展望望536.1 全文总总结536.2 研究展展望533致 谢555参考文献献56在学期间间公开发发表论文文及著作作情况559第一章 引 言1.1选选题背景景为降低汽汽车的能能源消耗耗和废气
17、气排放,近近年来传传统内燃燃机汽车车(ICCEV)、纯电电动汽车车(EVV),混混合动力力电动汽汽车(HHEV)和燃料料电池汽汽车(FFCV)等新技技术取得得了长足足的进步步。然而而由于发发动机及及相关技技术的限限制,传传统内燃燃机汽车车的能耗耗和排放放很难再再作突破破性的改改善。燃燃料电池池也由于于高昂的的成本、目目前尚低低的可靠靠性和运运行寿命命,以及及氢燃料料基础设设施的缺缺乏而无无法在短短期内替替代传统统内燃机机汽车。使用电动动汽车可可实现无无污染,无无疑是解解决问题题的最有有效途径径。但是是,由于于电动汽汽车的关关键部件件电池池的能量量密度、寿寿命、价价格等方方面的问问题,使使得电动
18、动汽车的的性价比比无法与与传统的的内燃机机汽车相相抗衡1。在这这种情况况下融合合内燃机机汽车和和电动汽汽车优点点的混合合动力电电动汽车车HEVV (HHybrrid Eleectrric Vehhiclle)异异军突起起,它有有比传统统汽车更更高的燃燃油经济济性和更更低的排排放,以以及在规规定范围围内实现现零排放放(纯电电动模式式),又又克服了了电动汽汽车续驶驶里程短短的缺点点。混合动力力电动汽汽车同时时配备电电力驱动动系统和和发动机机系统,混混合动力力电动汽汽车将发发动机、电电动机、能能量储存存装置组组合在一一起,它它们之间间的良好好匹配和和优化控控制可充充分发挥挥内燃机机汽车和和电动汽汽车
19、的优优点,避避免各自自的不足足,是当当今最具具实际开开发意义义的低排排放和低低油耗汽汽车2。混合动力力系统的的采用可可以使汽汽车有更更多的工工作模式式,改善善了发动动机的运运行工况况,提高高了运行行效率3。混合合动力系系统作为为混合动动力电动动汽车的的核心,具具有高度度的复杂杂性。只只有充分分考虑系系统的结结构形式式、部件件参数、控控制策略略以及汽汽车的行行驶路况况等因素素对系统统性能的的影响,做做到整个个混合动动力系统统的合理理匹配,才才能提高高系统的的运行效效率,充充分发挥挥混合动动力驱动动系统的的潜力。1.2 论文研研究的目目的和意意义节能与环环保成为为当今世世界汽车车发展的的两大主主题
20、,汽汽车工业业的可持持续发展展战略以以及我国国汽车工工业所面面临的现现状迫使使我们必必须寻求求新的发发展道路路,再加加上今年年经济危危机的影影响,政政府对电电动汽车车的发展展提供了了大量政政策支持持。新能能源汽车车本身的的产业前前景也是是非常广广阔的,一一方面,传传统能源源日渐稀稀缺,环环境问题题日益加加剧,汽汽车行业业需要未未雨绸缪缪,加以以应付,提提前做好好技术准准备;另另一方面面,这也也是汽车车业目前前面临的的危机与与调整带带给新能能源汽车车的机遇遇。我们们要抓住住机遇,下下决心把把发展电电动汽车车实现产产业化作作为我国国汽车工工业实现现跨越式式发展的的战略性性举措。就其定义义而言,混混
21、合动力力电动汽汽车(HHEV)是指车车辆驱动动系由两两个或多多个能同同时运转转的单个个驱动系系联合组组成的车车辆,车车辆的行行驶功率率依据实实际的车车辆行驶驶状态由由单个驱驱动系单单独或共共同提供供4。在并并联混合合动力电电动汽车车多能源源动力总总成配置置中,通通常将内内燃机与与牵引电电机通过过机械传传动装置置耦合在在一起,在在不同的的工况条条件下组组成不同同的工作作模式,从从而使内内燃机和和牵引电电机发挥挥各自优优点,以以应对越越来越严严酷的环环保和能能源限制制要求。并并联混合合动力电电动汽车车多能源源动力总总成由内内燃机、牵牵引电机机或电动动/发电电机、储储能装置置、传动动装置、电电力电子
22、子和微电电子控制制器等组组成,这这些部件件的参数数匹配和和系统控控制策略略对于混混合动力力电动汽汽车的性性能起着着至关重重要的决决定性作作用。值值得强调调的是:任意设设计的 HEVV 是不不能达到到以上要要求的。这这就要求求设计者者对 HHEV 的整体体匹配进进行研究究,包括括动力驱驱动系统统的布置置形式、各各部件参参数的选选择、功功率在牵牵引电机机和发动动机之间间的分配配关系及及其控制制策略的的确定等等等,使使各部件件达到合合理的匹匹配。如如果采用用传统的的汽车开开发的方方法,混混合动力力电动汽汽车的开开发将会会是个漫漫长的过过程,而而且开发发成本也也会很高高。随着着计算机机软硬件件技术的的
23、飞速发发展,新新兴的虚虚拟样机机技术逐逐步在汽汽车开发发中得到到广泛应应用。为为此,在在开发阶阶段必须须通过计计算机仿仿真技术术寻求适适宜的匹匹配和控控制策略略,以使使用较低低的开发发成本、较较短的开开发周期期研制我我国自主主产权的的混合动动力电动动汽车多多能源动动力总成成控制系系统,满满足整车车性能及及产品实实用性要要求,促促进我国国汽车电电控产业业的发展展。这也也正是本本论文所所研究的的目的和和意义所所在。1.3 国内外外混合动动力电动动客车的的研究现现状与发发展趋势势1.3.1国外外混合动动力电动动客车的的研究现现状在日本政政府实施施严格的的汽车环环保法案案、给予予达标车车辆优惠惠政策等
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