（车辆工程专业论文）前后双离合器式并联混合动力城市公交车控制策略研究.pdf

一卜海交通大学博十学位论文 摘耍 前后双离合器式并联混合动力城市 公交车控制策略研究 摘要 在不降低车辆性能的前提下，提出一种既能降低系统复杂程度，又能降低成本 的混合动力驱动系统方案是开发适用于国内市场的混合动力城市公交车的首要关键 问题。国外研发的混合动力城市公交车的各项性能指标优良，但其成本相对于我国 国情显得过于昂贵，对于开发适用于国内市场的混合动力城市公交车并无太多可以 参考和借鉴的地方。由此，本文提出一种新型的前后双离合器式并联混合动力驱动 系统方案，此方案动力系统采用双轴并联的耦合方式，同时在耦合箱与发动机和变 速箱之间分别安装了一个单向离合器和一个主离合器。该方案既保持了国内已开发 的双轴耦合混合动力驱动系统成本相对较低，复杂程度适中且节油效果不错的优点， 又解决了电机和耦合箱转动惯量增加造成a m t 换挡延迟以及工作不可靠等问题，使 其成为目前最具产业化前景的大功率城市公交车用混合动力类型。 混合动力驱动系统方案的不同决定了其相应的控制策略也有所不同。本文以上 海市科委与上汽集团工程研究院联合资助项目“内燃机混合动力公共汽车关键技术 研究 为背景，对前后双离合器式并联混合动力城市公交车的控制策略进行了比较 深入的探索，包括如下的研究重点： ( 1 ) 首先对国内外混合动力城市公交车所采用的驱动方案进行调研，通过比较各 种驱动方案适用范围、价格成本、结构复杂程度以及性能指标的优缺点，吸收有益 的经验为本文研究的前后双离合器式并联混合动力驱动系统方案的提出提供了依 据。 ( 2 ) 采用理论模型与试验数据相结合的方法，在m a t l a b s i m u l i n k 环境下建立了 前后双离合式混合动力城市公交车的前向仿真模型，为整车控制策略的研究和开发 提供了必要的仿真平台。 ( 3 ) 实现整车能量管理与动力系统控制的算法称为控制策略，控制策略是迄今为 止混合动力汽车领域研究最多、文献最丰富的内容之一，然而大多数文献研究的控 制算法仅仅停留在能量管理策略上，提出的各种算法也只是静态地针对少数几种稳 态工况进行优化，并联式混合动力汽车包含多种工作模式，一般可分为稳态工作模 式与瞬态工作模式。混合动力总成部件诸如内燃机、电机、离合器以及变速箱的工 、 ：海交通大学博i j 学位论文 摘要 作状态在行驶过程中会随时发生改变，导致并联式混合动力汽车运行特性比较复杂， 控制难度也较大。因此，混合动力系统工作模式管理策略也是控制策略的另一个方 面。本文为整车控制设计一个分层的控制策略，其能量管理层确定发动机、电机、 制动系统的最优转矩分配，系统工作模式管理层将最优的转矩分配结合当前车辆的 实际工作模式确定目标工作模式，最终确定发动机、电机、离合器和变速箱的目标 工作状态以改善车辆的动力性、经济性和的燃油经济性。 ( 4 ) 转矩分配控制策略中的能量管理策略属于基线控制策略，发动机经常工作在 低效区、优化能力有限、难以保证电池s o c 平衡等是其主要缺陷。为了使得混合动 力系统尽可能达到综合效率最优，引入一瞬时优化算法对转矩分配策略进行修正， 目的是为了一方面维持电池s o c 的平衡，一方面尽量高效地使用车载能源。由于优 化的对象是发动机的工作点，因此当混合动力系统进入发动机参与驱动的工作模式 时，优化算法将对发动机的工作点进行优化控制。 ( 5 ) 采用分层控制的思想设计混合动力控制系统，开发出与s a ej 1 9 3 9 标准兼容 的整车c a n 通讯协议，提出以m c 6 8 3 7 6 为核心的硬件设计方案，摒弃以往硬件系 统设计采用的模块化介绍方法，着重从抗干扰的角度介绍混合动力总成控制器的软 硬件设计方法，为控制策略的实现提供了可靠的平台。 ( 6 ) 根据国标设计台架和道路试验来测试零部件以及混合动力整车的实际性能。 台架试验包括关键零部件特性试验、混合动力总成外特性试验、混合动力基本控制 功能试验等。道路试验包括动力性试验和燃油经济性试验。动力性试验结果表明， 尽管混合动力城市公交样车动力性数据与原型车相比稍差一些，但是基本上还是满 足原型车设计之初的动力性要求。燃油经济性试验结果表明，采用本文提出的转矩 控制策略，混合动力系统实现预期的工作模式和模式间的平滑切换，驾驶性能良好： 同时，电池s o c 始终在合理的工作区间变化，与传统原型城市公交车相比，s o c 校 正后的燃油经济性可以提高近1 6 1 。 试验结果初步验证了本文提出的前后双离合器式并联混合动力城市公交车系统 结构合理、控制策略有效可靠，达到了预期的设计目标。 关键词：混合动力城市公交车，单向离合器，双轴并联式，能量管理与控制策略， 瞬时优化，控制系统，台架与实车试验 卜海交通人学博f 学位论文a b s t r a c t as t u d yo nc o n t r o ls t r a t e g ya n d i m i p l e m e n t a t i o n t e c h n i q u ef o r p r ea n dp r o d o u b l ec l u t c h e sp a r a l l e lh y b r i de l e c t i u c u r b a nb u s e s a b s t r a c t t h ep r i m a r ye l e m e n tf o r d e v e l o p i n gh y b r i de l e c t r i c u r b a nb u s e s a p p l i c a b l et od o m e s t i cm a r k e ti st op r o v i d eak i n do fh y b r i dp o w e r t r a i n s y s t e mw i t hw h i c hb o t ht h ep r i c ea n dt h ec o m p l e xd e g r e eo ft h ep o w e r t r a i n s y s t e mc a l lb er e d u c e dw i t h o u ta n yv e h i c l ep e r f o r m a n c ed e g r a d a t i o n t h e p r i c eo ft h eh y b r i de l e c t r i cu r b a nb u s e sd e v e l o p e da b r o a di s s t i l lm u c h e x p e n s i v ec o m p a r e dw i t hd o m e s t i cc o n s u m p t i o nl e v e l e v e nt h o u g hi t s m a j o r i t yp e r f o r m a n c ei n d e xa r eq u i t eg o o d l i t t l er e f e r e n c ec a nb ef o u n df o r d e v e l o p m e n to fd o m e s t i ch y b r i de l e c t r i cu r b a nb u s e sf r o mt h es c h e m e so ft h e h y b r i dp o w e r t r a i ns y s t e ma b r o a d t h e r e f o r e i nt h i sp a p e ran o v e lb i a x i a l c o u p l i n gp a r a l l e lh y b r i de l e c t r i cp o w e r t r a i ns y s t e mc o n f i g u r a t i o ni sp r o p o s e d a st h es t u d ys u b j e c tw i t hw h i c hao n e w a yc l u t c hi si n s t a l l e db e t w e e nt h e e n g i n ea n dt o r q u ec o u p l e r , am a i nc l u t c hi si n s t a l l e db e t w e e nt h et r a n s m i s s i o n a n dt h et o r q u ec o u p l e r t h ep r o p o s e dp o w e r t r a i ns c h e m ec a nn o to n l yk e e p t h em e r i to fr e l a t i v el o w e rc o s t m o d e r a t ec o m p l e xd e g r e ea n d q u i t eg o o df u e l e c o n o m y b u ta l s oc a no v e r c o m et h ep r o b l e m sc a u s e db yt h ei n c r e a s e di n e r t i a o ft h em o t o ra n dt h et o r q u ec o u p l e rs u c ha su n r e l i a b l eo p e r a t i n go ft h ea m t a n dd e l a yf r o mg e a r s h i f t i n gp r o c e s sa sw e l l ；a l lt h ef a c t o r ss t a t e da b o v e m a k e st h er e s e a r c h e dh y b r i dp o w e r t r a i ns y s t e mt ob ew i t ht h em o s t i n d u s t r i a l i z a t i o np r o s p e c tf o rh i g hp o w e ru r b a nb u s e s d if f e r e n t h y b r i dp o w e t r a i ns y s t e mc o n f i g u r a t i o nm a k e s t h e c o r r e s p o n d i n gc o n t r o ls t r a t e g yt ob ed if f e r e n t w i t ht h es u p p o r t i n gr e s e a r c h p r o j e c to fp a r a l l e lh y b r i de l e c t r i cu r b a nb u s e ss p o n s o r e db ys c i e n c ea n d t e c h n o l o g yc o m m i s s i o no fs h a n g h a im u n i c i p a l i t ya n ds h a n g h a ia u t o m o t i v e e n g i n e e r i n ga c a d e m i c ，t h i sd i s s e r t a t i o nm a k e sad e e p e n e ds t u d yo nt h e d e v e l o p m e n to ft h ec o n t r o ls t r a t e g ya n di t si m p l e m e n t a t i o n t h er e s e a r c h e m p h a s i sa r el i s t e da sf o l l o w s ： ( 1 ) a tf i r s t ，t h i sd i s s e r t a t i o nm a k e sa ni n v e s t i g a t i o no nt h ed e v e l o p m e n t s t a t u so ft h eh y b r i de l e c t r i cv e h i c l ea th o m ea n da b r o a d ，e s p e c i a l l yt h e 卜海交通大学博一i ：学位论文a b s t r a c t p o w e r t r a i ns y s t e ma d o p t e db yh y b r i de l e c t r i cu r b a nb u s e s a f t e rt h a t ，a l lt h e p o w e r t r a i ns y s t e m si n v e s t e da r ec o m p a r e df r o mt h es c o p eo fa p p l i c a t i o n ， p r i c e a n dc o s t ，s t r u c t u r e c o m p l i c a t e dd e g r e e a n dp e r f o r m a n c ei n d e x a d v a n t a g e sa n dd i s a d v a n t a g e s a n dt h e nt h eu s e f u le x p e r i e n c e sa b s o r b e da r e p r o v i d e da st h eb a s i sf o rd e s i g no ft h es p e c i f i ch y b r i dp o w e r t r a i ns y s t e m e q u i p p e dw i t ht w oc l u t c h e s ( 2 ) u n d e rt h ee n v i r o n m e n to fm a t l a b s i m u l i n k ，ac o m p u t e rs i m u l a t i o n m o d e lf o rt h er e s e a r c h e dh y b r i de l e c t r i cu r b a nb u s e si sc o n s t r u c t e db yu s i n g t h em o d e lb u i l d i n gm e t h o dc o m b i n i n gt h e o r e t i c a la n a l y s i sa n db e n c ht e s td a t a i tp r o v i d e st h en e c e s s a r ys i m u l a t i o np l a t f o r mf o rt h ed e v e l o p m e n to ft h e c o n t r o ls t r a t e g y ( 3 ) c o n t r o ls t r a t e g y i st h e a l g o r i t h m t or e a l i z ev e h i c l ee n e r g y m a n a g e m e n ta n dp o w e r t r a i nc o n t r 0 1 u pt on o w , c o n t r o ls t r a t e g yh a sb e e n m o s tr e s e a r c h e da n de n r i c h e dw i t ha b u n d a n tl i t e r a t u r ea m o n gt h er e s e a r c h f i e l do ft h eh y b r i de l e c t r i cv e h i c l e h o w e v e r , m u c ho ft h e ma d d r e s s e dt ot h e c o n t r o la l g o r i t h me m p h a s i z e do nt h ee n e r g ym a n a g e m e n ts t r a t e g y , a n dt h e p r o p o s e dc o n t r o la l g o r i t h m sj u s to n l yo p t i m i z e dt h et o r q u ed i s t r i b u t i o nf o r s e v e r a ls t e a d yo p e r a t i n gm o d e p a r a l l e lh y b r i de l e c t r i cv e h i c l eh a sm a n y o p e r a t i n gm o d e s ；i tg e n e r a l l yc a nb ec l a s s i f i e da ss t e a d yo p e r a t i n gm o d ea n d i n s t a n t a n e o u so p e r a t i n gm o d e t h es t a t u so ft h ee n g i n e t h em o t o r , c l u t c h e s a n dt h et r a n s m i s s i o ns y s t e mw o u l dc h a n g ew h e n e v e rn e c e s s a r yd u r i n gt h e p r o c e s so fv e h i c l ed r i v i n g ，a n di tm a k e st h eo p e r a t i n gc h a r a c t e r i s t i co fh y b r i d p o w e r t r a i ni sr e l a t i v ec o m p l e xa n dt h ec o r r e s p o n d i n gc o n t r o lt e c h n i q u ei s r e l a t i v e t o u g h t h e r e f o r e ，o p e r a t i n gm o d em a n a g e m e n ts t r a t e g yf o rt h e h y b r i dp o w e r t r a i ns y s t e mi sa n o t h e ra s p e c to ft h ec o n t r o ls t r a t e g y i nt h i s p a p e r , ah i e r a r c h i c a lc o n t r o ls t r a t e g y i s d e s i g n e df o rv e h i c l ec o n t r o l ，i t s e n e r g ym a n a g e m e n ts t r a t e g yd e t e r m i n et h eo p t i m a lt o r q u ed i s t r i b u t i o nf o rt h e e n g i n e ，t h em o t o ra n dt h eb r a k es y s t e m ；w h i l et h eo p e r a t i n gm o d eg o v e r n o r l a y e rw o u l dd e t e r m i n et h et a r g e to p e r a t i n gm o d eo ft h eh y b r i ds y s t e m a c c o r d i n gt ot h eo p t i m a lt o r q u ed i s t r i b u t i o na n dt h ec u r r e n to p e r a t i n gm o d e o ft h ev e h i c l ea sw e l l ，a n dt h et a r g e ts t a t eo ft h ee n g i n e ，t h em o t o r , t h e c l u t c h e sa n dt h et r a n s m i s s i o nw o u l df i n a l l yd e t e r m i n e dw h i c hc a ni m p r o v e t h ep e r f o r m a n c eo ft h ev e h i c l ei nt h ee n d ( 4 ) t h ee n e r g ym a n a g e m e n ts t r a t e g yo ft h ep r o p o s e dt o r q u ed i s t r i b u t i o n i ：海交通大学博十学化论文 a b s t r a c t c o n t r o ls t r a t e g yi sb e l o n gt ob a s el i n ec o n t r o lm e t h o d ；i t sm a i nd e f i c i e n c yi s t h a tt h ee n g i n ei sa l w a y sw o r k i n gi nl o we f f i c i e n c ya r e a t h eo p t i m i z a t i o ni s l i m i t e da n di ti sh a r dt om a i n t a i nt h eb a l a n c eo ft h eb a t t e r ys o c i no r d e rt o o v e r c o m et h e s ed r a w b a c k sa n dm a k et h eh y b r i ds y s t e mr e a c hm a x i m u m o v e r a l le f f i c i e n c ya sm u c ha sp o s s i b l e ，a l li n s t a n t a n e o u s l yo p t i m i z a t i o n a l g o r i t h mi si n t r o d u c e dt or e c t i f yt h et o r q u ed i s t r i b u t i o nc o n t r o ls t r a t e g y , t h e a i mo fi ti st ok e e pt h eb a l a n c eo fb a t t e r ys o ca n du t i l i z em o r ee f f e c t i v e l y t h ev e h i c u l a re n e r g yt h a ni td i db e f o r e s i n c et h eo b j e c to fo p t i m i z a t i o ni st h e e n g i n eo p e r a t i n gp o i n t s ，o n c et h es y s t e me n t e r si n t ot h eo p e r a t i n gm o d e s w h e r et h ee n g i n ei st a r t p a r ti nd r i v i n g t h ei n s t a n t a n e o u so p t i m i z a t i o n a l g o r i t h mi sa p p l y i n gt oc a l c u l a t et h eo p t i m a lh y b r i ds y s t e mo p e r a t i n gp o i n t s ( 5 ) t h o u g h to fh i e r a r c h i c a lc o n t r o ls c h e m ei si m p l e m e n t e df o rt h e i n v e s t i g a t e dh y b r i dp o w e r t r a i nc o n t r o ls y s t e m ：t h ec o n t r o ls y s t e m sc a 。n c o m m u n i c a t i o np r o t o c 0 1 i n c o r p o r a t i n g w i t hs a ej19 3 9s t a n d a r da r e d e v e l o p e da sw e l l h a r d w a r ed e s i g ns c h e m ew h i c ht a k e nm c 6 8 3 7 6a st h e c o n t r o lk e r n e li sp r o p o s e di ns t e a do fu s i n gt h et r a d i t i o n a lw a yt oi n t r o d u c e t h em o d u l a rm e t h o df o rh a r d w a r es y 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e t i cp e r f o r m a n c e st e s ta n df u e le c o n o m yt e s t e v e nt h o u g h k i n e t i cp e r f o r m a n c et e s tr e s u l t so ft h eh y b r i db u si sas l i g h t l yi n f e r i o r c o m p a r e dw i t ht h a to ft h ep r o t o t y p eb u s i ts t i l ls a t i s f i e st h ek i n e t i cd e s i g n r e q u i r e m e n to ft h ep r o t o t y p eb u s f u e le c o n o m yt e s tr e s u l t ss h o w st h a tt h e c o n t r o ls t r a t e g yp r o p o s e di nt h i sp a p e ri sa b l et or e a li z et h ee x p e c t e d o p e r a t i n gm o d e sa n dt h es m o o t ht r a n s i t i o n sb e t w e e nm o d e so ft h eh y b r i d p o w e r t r a i nw i t ha c c e p t a b l ed r i v a b i l i t y , a n dt h eb a t t e r ys o ci sc o n t r o l l e d w i t h i nr a t i o n a l o p e r a t i n gr a n g ea t t h es a m et i m e t h ef u e l e c o n o m y i m p r o v e m e n to ft h eh y b r i du r b a nb u si su pt o l6 1 w i t hs o cc o r r e c t i o n v 卜海交通大学博十学位论文 a b s t r a c t o v e rt h es a m ec o n v e n t i o n a li c eb u s e s ，w h i c hd e m o n s t r a t e st h ee f f e c t i v e n e s s o ft h ec o n t r o ls t r a t e g ya n dr e l i a b i l i t yo ft h ec o n t r o ls y s t e m k e y w o r d s ：h y b r i de l e c t r i cu r b a nb u s e s ，o n e - w a yc l u t c h ，b i a x i a lc o u p l i n g p a r a l l e lh y b r i d ，e n e r g ym a n a g e m e n ts t r a t e g y a n dc o n t r o l s t r a t e g y , i n s t a n t a n e o u so p t i m i z a t i o n ，p o w e r t r a i nb e n c ha n dv e h i c l ef i e l dt e s t 卜海交通大学博十学位论史 符号说明 符号说明 道路坡度，( ) 加速踏板指令，( ) 制动踏板指令，( ) 发动机油门指令，( ) 电机油门，( ) 修j 下系数，( ) 离合器行程，( ) 电机轴与发动机轴的速比 空气密度，( k g m 3 ) 充电时电池的库仑效率 主减速器的机械效率 电机的效率 发动机平均工作效率 电机平均工作效率 变速器与驱动桥的总的传动效率 电机轴到变速器输入轴的传动效率 摩擦制动力矩指令，( ) 车辆迎风面积，( m 2 ) 电池组表面积，( m 2 ) 车辆加速度，( g s 2 ) 电池热容 空气热容值 空气阻力系数 发动机状态值，启动关闭 滚动阻力，洲) 空气阻力，州) 坡道阻力，m ) 滚动阻力系数 换挡应答信号 换挡请求信号 重力加速度，( m s z ) 电池模块的导热系数 空气的导热系数 电机温升转矩修正系数 电机温升常数 电机控制器工作的最大电流，( a ) 电系统的总线电流，( a ) p p 哪 ， 嘶蛐岫钆&九p队驹驰醌硫晒耻k a b a e 越 却r k r c瓯g吣k h k一k n em i n p b 电机控制器母线端子电流，( a ) 变速器的减速比 主减速器的减速比 电机转动惯量，( k g 群) 单个轮胎转动惯量，( k g m 2 ) 变速器转动惯量，( k g m j ) 主减速器的转动惯量，( k g m 。) 采样的数据量 整车质量，( k g ) 汽车旋转部件的等效平移质量，伙曲 电池质量，( k g ) 发动机消耗燃油质量，( 曲 发动机尾气排放的h c 质量，( g ) 发动机尾气排放的c o 质量，( g ) 发动机尾气排放的n o x 质量，( g ) 车辆等效燃油消耗率，( g s ) 发动机的实际燃油消耗率，( s ) 电池电能对应的等效燃油消耗率，( g s ) 电池箱的空气流量，( k s ) 发动机转速，( r p m ) 发动机曲轴角加速度，( r a d s 2 ) 电机转速，( r p m ) 车轮转速，( r p m ) 发动机最低稳定转速工作线，( r p m ) 电机消耗( 或生成) 的电池功率，( w ) 发动机输出功率，( w ) 电机的输入( 电动) 或输出( 发电) 功率，( w ) 制动回收电能的平均功率，( w ) 电池组的容量，( a h ) 仿真初始时刻的电池电量，( a h ) 被消耗或者充入电池的电量，( a h ) 发动机小时消耗，( k g h ) 电机消耗( 或生成) 的电池电能，( k g 舢 等效燃油消耗，( a m 传热过程中的等效热阻 电池内阻，( q ) 电池组放电电阻，( q ) 电池组充电电阻，( q ) 变速器第i 挡速比与主减速器速比的乘积 k k 站k l k h k啦虬也虬札比吃 凡一kq一脚 卜海交通大学博 j 学位论文 碍号说明 r w车轮滚动半径，( m ) s l电池s o c 下限 s h电池s o c 上限 s c电池s o c s t电池s o c 目标限值 s 轮胎滑移率 t 嘲驾驶员请求的总转矩，州m ) t 。r e q发动机需求转矩，( n m ) t mr e q电机需求转矩，( n m ) t b 搠 摩擦制动系统需求转矩，( n m ) t 。 发动机转矩，( n m ) t 岱发动机稳态转矩，州m ) t 。哦发动机的最大输出转矩，小m ) t 。0 p t发动机最佳经济性工作线，( n m ) t 。o 行 发动机最佳经济性工作区下限，( n m ) t m电机输出转矩，州m ) t mm 缸电机的最大输出转矩，( n m ) t mi n i n电机最小输出转矩，( n m ) t mp电机当前最大驱动转矩，( n m ) t mn电机当前最大发电转矩，州m ) t mp c a k 当前转速下电机短时工作的峰值转矩，( n m ) t m 。哪电机当前转速下的连续工作最大转矩，( n m ) t m 协曜d 电机目标转矩，( n 。m ) t b摩擦制动器在车轮上产生的制动力矩( 负值) ，( n m ) t b t ym i n 电池最大充电电流所对应的充电转矩，( n 。m ) t r y 衄，最大制动回馈转矩，( n ) m t 孔。 驾驶员的加速踏板操作对应的转矩需求，( n m ) t b i k 驾驶员的制动踏板操作对应的转矩需求，州m ) t w满足车辆行驶( 加速或者减速) 需要的驱动转矩需求，( n m ) t fm 戤整车最大摩擦制动力矩，( n m ) t 。车轮输出转矩，删m ) t c 脚x 离合器能最大静摩擦传递转矩，( n 。m ) t a m b 电池组壳体外的环境温度，( ) t bi 血电池初始温度，( ) “电池温度，( ) u o电池组开路电压，o r ) 1 l d循环工况的期望车速，( m s ) u a汽车动力学模型反馈的实际车速，( m s ) v 。l纯电动行驶车速限值l ，( k m h ) v a 当前实际车速，( k m h ) 卜海交通人学博卜学位论文 符口说明 童童雷萤量重童萤重莹萤萤量量量萤萤童鱼萤量鱼重重量重量鱼鱼重量鱼重萤鱼萤萤萤萤重鱼童萤萤童鱼重量童萤童鱼鱼量重量量量亘萤鱼 v eo f f v f b 制动能量回馈功能对应车速限值，k m h ) 发动机关机对应车速限值，( k 删哟 摩擦制动功能对应车速限值，( k m h ) 纯电动行驶车速限值2 ，( 上海交通大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独 立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本 人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：彳旁 日期：汶。7 年岁月6 日 上海交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密口。 ( 请在以上方框内打“4 ) 学位论文作者签名喜糖 日期：a 口刁年月日 指导教师签名私逮引 指导教师签名： 彦1 孑锄。 日期：矽尹年弓月多日 j ：海交通大学博卜学位论文第一章 绪论 第一章绪论 1 1 混合动力城市公交车国内外研究动态 环保和节能是当今汽车工业发展的两大主题，围绕这两大主题各国竞相开展绿 色环保汽车的开发，电动汽车成为主要解决方案之一【l 。9 1 。电动汽车可分为纯电动汽 车( e ve l e c t r i c v e h i c l e ) 、燃料电池电动汽车( f c e v , f u e lc e l le l e c t r i cv e h i c l e ) 和混 合动力汽车( h e v , h y b r i de l e c t r i cv e h i c l e ) 三大类。其中，纯电动汽车由于现有动力 电池的能量密度偏低、且体积过于庞大，实际装车困难较大，无法满足大功率、远 距离运输的需求，其市场化推广进程缓慢，尚需漫长过程。燃料电池汽车也由于氢 燃料电池功率低、初始反应温度高和催化技术欠缺等关键技术难题，距离产业化尚 有一段距离。在上述背景下，以传统汽车发动机和电机为动力源的混合动力汽车应 运而生，成为目前电动汽车中最具有产业化和市场化前景的车型之一。 1 1 1 混合动力汽车概述 混合动力汽车是指在同一辆汽车中同时采用了电机和发动机作为其动力装置， 通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合，实现最佳能量分配，达到低能 耗、低污染和高度自动化的一种新型汽车【1 0 垅】。国际电工委员会( i e c i n t e r n a t i o n a l e l e c t r o t e c h n i c a lc o m m i s s i o n ) 所属的电动汽车技术委员会对混合动力汽车的定义 为：有多于一种的能量转换器能提供驱动动力的混合型电动汽车【1 0 1 。与传统燃油汽 车相比较，混合动力汽车具有高性能、低能耗和低污染的特点以及技术、经济和环 境等方面的综合优势。 根据动力系统的连接方式，目前常见的混合动力汽车可以分为3 类：串联式混 合动力汽车瞄，2 4 1 ，并联式混合动力汽车【2 5 - 2 9 1 和混联式混合动力汽车【3 0 3 3 1 ，其结构如 图1 1 至图1 - 4 所示。 除按照动力系统的布置方式进行分类外，按照“混合度”分类在混合动力汽车 研究领域也被广泛采用。混合度的概念至今尚无统一的定义 3 4 , 3 5 j ，使用较多的一种 定义是驱动电机功率与发动机功率的比值。根据混合度分类，混合动力汽车可以分 为弱混合和强混合，弱混合具有怠速停机、再生制动和电机助力功能，而强混合还 具有纯电动行驶功能。通常，混合度越高，燃油经济性和排放的提高就越多【3 4 1 。本 上海交通 学博j 学位论文 第一章绪论 田c i v i c 混合动力轿车混合度为1 59 ，是弱混合的典型车型，丰田p r i u s2 0 0 1 型混 合动力轿车混台度为6 23 ，是强混合的典型车型。 帛。零帚。；霈 卓弛捌i 惰嘲i 塞曲坠訾哇船喜 图1 1 串联式混合动力汽车 f i g1 - 1s e r i e sh y b r i de l e e t n c v e h i c l e 囤1 - 2 并联式混合动力汽车( 一) f i g l - 2p a r a l l e l h y b r i de l e c t r i c v e h i c l e 图1 3 并联式混合动力汽车( 二) f i g l - 3p a r a l l e lh y b de l e c t r i c v