（光学工程专业论文）混联式混合动力电动汽车驱动系统特性及其仿真的研究.pdf

独 创 性 声明 本 人 所 呈 交 的学位 论 文 是 在 导师 指 导 下进 行 的研 究工 作 及 取 得 的成 果 。尽 我所 知，除特别加 以标注的地方外 ，论文 中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同 志对本文 的研 究工作和 成果 的任何贡献均 已在论文 中作 了 明确 的说 明并 已致谢 。 本论文及其相关 资料若有不实之处 ， 由本人承担一切相关责任 论 文 储 狐 半/一 ， 日 学位 论文使用授权 声 明 *t往 7几* 。，二，* 。二翩* * * * 珑* ，。* ，。 二* 二丫、 平八华 峨 拼 乙 一 征寸” 卜 “ ， ， 日 寸 ” 曰一， 卜 兀l j x 宁以婚人“ ” 声 “ 粉 、 ，认月曰苏仕山八于 所有 ，本人今后在使用或发表该论文涉及 的研 究 内容 时，会注 明西安理工大学 。本人 作 为学位 论 文著作权拥 有 者 ， 同意授权 西安理工大 学拥 有 学位 论文 的部分使用权 (在 以下 “口 ”中标 明 ，同意 的划 “矿” ，不 同意 的划 “x ” )，即 : 本 人 提 交 的 印刷 版和 电 子版 学位 论 文 ， 口 学校可 以采用 影 印、缩 印或其他复制手段保存 ; 口 学校可 以将 学位 论 文 的全 部 内容编 入 公开 的数据 库进 行检 索 ; 口 学校 可 以将 学位 论 文 的摘要 编入 公开 的数据库 进 行检 索 ; 口 学 校 可 以将 公 开 的学位 论 文 或 解 密 后 的学位 论 文 作 为 资料 在 图书馆 、资料 室等 场 所及 校 园 网上 供 校 内师 生 阅读 、浏 览 。 本 人 学位 论文全 部或 部 分 内容 的公布 (包括刊 登 ) 授 权 西安理 工大 学研 究生学 院 办理 。 (保密 的学位 论文在解 密后 ，适 用本授权说 明 ) 一 。 _ _勺八、 l_，1 论 文 作 者 签 “ 粤 午 . 立 擎 导 师 签 “ 二半二份场。 年 华 月 日 摘要 论文题 目: 学科名称 : 研 究 生 : 指导教师 : 混联式混合动力 电动汽车驱动系统特性及其仿真 的研究 车辆工程 吴 宁强 刘凯教授 周春 国副教授 签 名 : 签 名 : 签 名 : 训训 训 i i i 月 播 司 司 摘要 混合动力 电动汽 车(h ybr i d e l e e t r i c v e h i d e ，简称 h ev )同时具有纯 电动汽车和传统 内 燃机汽车 的优 点， 是 目前解决环境污染和 能源 问题切实可行 的方案 ，开展对混合动力 电动 汽车 的研究具有重要 的战略意义和现 实意义 。 本文在综合分析 了混合动力 电动汽车相关技术基础上，以奇瑞 a 3 为原型车 ，将其改 装成为混联式混合动力 电动汽车(ser i es一 pa r allel h ybrid e lect r i e v e h i cle， 简称 p sh ev )，对 其 改装过程 中的一些 问题进行 了分析 ，主要工作和取得 的成果有 : (l )在混联式混合动力 汽车系统原理分析 的基础上 ， 提 出 6 种动力分配机构的连接方案 ， 通过对 6 种方案 的计算 比较 ，得 出最优方案 ，对于选定 的方案 ，通过行星排特征参数 p 和配齿计算 ，确定动力 组合器参数 ， 并在 s o l ld wor k s 下完成三维装配 ;( 2 ) 将确定的动力组合器转化为模拟杠杆 ， 采用杠杆模拟法对 psh e v的运行模式进行详细的分析 ; (3 )设定动力性指标 ，在参照能 量源 的性能和选用 的基础上 ，以设定的动力性指标为前提 ， 对驱动系统 的主要部件进行计 算 ，确定发动机 、电机 i 、电机 n 、主减速器 比、蓄 电池等 的类型和参数 ; (4 )对 h e v 制动过程动力 学进行分析 ，得 出前 、后轴理想 与实际的制动力 曲线 ，分析 a d v i s o r 制动 力分配方案 ，探 讨制动 能量 回收和 再生制动系统各制动力变化特 性 ; ( 5 ) 分析 a d v i s o r 仿真软件 的系统功能及特 点，并在此基础上建立发动机 、电机 i 、电机 1 1 、蓄 电池 、动力 组合器等部件及 整车模 型 ; (6 )选择 e c e一 e u d c 为循环工况 ，对本文 改装 的车辆及 原型 车进行仿真运算 ，比较它们 的仿真结果 ， 结果表 明， 改装后车辆 能量总体利用率为 1 6 . 7% ， 而 原型车仿真 的总体 能量利用 率 为 12. 2% ，改装 的车辆较 原车型在动力性 、燃 油经济性及 排放性等方面有显著 的改善 ，百 公里油耗 为 6 . 2l ，油耗 降低率 为 2 8 . 7 % ，发动机 、电机 i 、 电机 n 三者 之 间仿真 的结果 与杠杆模拟法分析结果相 同， 验证模型建立 的正确性 ，得 出混 联式混合 动 力汽车设计过程 中相 关参数与燃 油经济性和尾气排放 的关系 。 本 文 的研 究 结果将对 把传 统 车辆 改装成混联式混合动 力 电动汽 车 具有 一 定 的参考 价 值 。 西安理工大学硕士学位论文 关键词 : 混联式 ; 电动汽车 ; 驱动系统 ; 仿真分析 本研究得到 “ 陕西省重点学科 (车辆工程 ) 建设专项资金资助项 目”的资助 。 a b s t ra c t t itle :s t u d y o n c h a r a c t e r is t !c s a n ds !m u l a t io n o f s e r ie s 护 a r a l l e l h e v d r !v e s y s t e m m a j o r: v ehi cl e e ng ineering n a m e :n in g q ia n g wu s u p e r vis o r:p ro f. k a i l iu a s s o e ia te p ro f. c h u n g u o z h o u 5 ig n a tu r e:. 5 ig n a tu re : 吻 卿 呱 s，gna， ur e: 业 鹦 卿 口 “ a b s t门 c t h ybrid eleet r ie vehiele (h e v ) has both adva n ta g es of the eleetr i e ea r a n d tradi tional in i er n al eo m b u stio n en g in e v eh icle，w hich 15 a p raetieal p ro g r a m to so lv e en v ir o n men tal p o llu t io n a nd en er g y p ro b lem s. it h as v er y im p o r t a n t str a teg ie a nd p ra ctiea l sig n if i ea nee to ear r y o u t resea r eh o n h e v . in th is p a per，b a s ed o n co m pr e h en siv e a naly sis o f teeh no lo g ies rela t ed to t h e h y b r i d eleetr i e vehiele，c her y a 3 as t h e protot y pe vehiele 15 con v er t ed in i o ser i es一 pa r allel hy b r i d eleetr i e vehiele (p sh e v ). som e problem s during the conversion process a r e a n alyzed， m ai n w or k a n d results aeh i eved a r e as f o llow s:(l) b ased on a n alysis of p sh e v pr i nei ple， six k i nds o f eo n neetio n p ro g ra ms f o r p o w er d istr i b u t io n m eeh 丽 sm a r e p rop o sed ，a mo n g w hieh th e o p tim al o n e 15 o b tain ed th r o u gh ealcu la t io n a nd eo m p a r iso n . f o r t h e selected p ro g ra m， p a r a meters o f p o w er eo m b in a t io n a r e d eter min ed a nd th r ee一 d im en sio n al assem b ly 15 eo m p leted in s o lid w or ks w it h ea l eu l a t io n a bou t eh a r aeter i stie p a r a meter p o f t h e p la neta r y lin e a nd g ea r distr i bution.(2) p sh e v oper a t ion m odel 15 a n alyzed 丽 t h leverage sim ula t ion m ethod on the basis of tha t the pow er eom biner 15 conver t ed in t o a sim ula t ed levera g e. (3) r ef e 币ng to p er f or ma nee a nd seleetio n o f en erg y so u r ee， m ain co m p on en t s o f th e d r i v e sy s t em are ealeu la t ed w ith set p o w er in d iea t o rs as a p rem ise，m ea nw h lle，th e ty pe a nd p a r a meters o f th e engine， m otor l ， m ot o r 11， m ain red u eer ra t io， ba t ter i es a n d 50 on a r e deter min e d .(4) t h r ough a naly sis o n h e v b ra ke k in etie，id eal a nd a c t u al d istr i b u t io n eu r v es o f b ra kin g f o r c e aetin g o n th e f r o n i a nd rea r ax le are o b tain ed ，t h e a d v is o r b rak ln g f o ree一 d ist r ib u t io n seh em e a nd th e eh a ng e eh araeter i stie a bo u t b ra kin g f o r c e o f b rak in g en erg y reeo v ery a nd r e g en era t iv e b ra kin g system a r e bot h r e searehed. (5) m odels of the engine， m otorl ， m otor 11， ba t ter i es， pow er eo m b in er a nd o th er p ar t s a nd v eh icle a r e esta blish ed b ased o n a naly sis o f sy stem f u n etio n a nd char a cteristies of a d v iso r . (6) t he m odif i ed a n d prototy p e vehieles a r e sim ula t ed a n d 二 西安理工大学硕士学位论文 ca l eu la t ed w ith e c e 一 e u d c as a d riv in g cy ele to eo 呷a r e t h eir sim u la t io n r e su lts， w hieh sh o w t h a t the ov erall en ergy 一 u t ilized ra t io o f m o d if i ed v eh iele 15 1 6 .7 % ， b u t t h a t o f p rototyp e v eh iele 15 o l i l y 12 .2 % ，b esid es， eo m p a r ed w it h t h e o r i g in al m o d el， t h e m o d if i ed v eh iele h as sig nif i ea nt im pr o v em en t in ter ms o f p o w er，f u el eeo n o m y a nd em issio n ， ete.， w ho se 九 el eo n su m p tio n f o r 10 0 k i lom eters 15 on ly 6 .2 l w it h red u eed ra t e 2 8 .7 %. s im u la t io n r e su lts a mo n g en gin e，m oto r 1 a ndiia r e t h e sa me f r omw hieh eor r eet u ess o f t h e b u ilt m o d el is v er i f i ed a nd t h e rela t ion sh ip a mo n g r e la t ed p a r a meters o f p s h e v ，f u el eeo n o m y a nd ex h a ust em issio nd 诫 n g t h e d esig n p r o eess 15 o b ta i n ed . r esu lts i n th i s p a per w ill b e r e f e r e n ces f o r resea r ch e s to eo n v er t t h e trad itio n a l h y b r i d v eh iele in i o p s h e v . k c y w o rd s: s er i es一p a rallel: e leet r ie v eh i ele ; d r i v e sy stem : sim u latio n a na l y sis t his resea r ch 15 f u nded by，special funds一 su p por t i n g pro j eet of k ey d isei pli ne (v ehi el e e ngineering) b u ild in g in s h aa n x i p r o v in ce 目录 目录 1 绪论 ， ， ， ， ， 1 1.1 引言 ， ， 一1 1. 2 混合动力系统 的工作原理 ， 1 1 . 2.1 传统燃油汽车 的能量分配 “ ” ” ” ” ” ” “ 1 1. 2 . 2 混合动力汽车 的节 能原理与制约 因素 ， 3 1. 3 h ev 的关键技术 ， 4 1. 4 混合动力汽车 的发展状 况 ， ， 4 1. 4.1 国外 发展状 况 4 1. 4. 2 国 内发展状 况 ， 5 1. 5 本课题研究的意义及主要 内容 ” ” ” “ “ ” ” ” ” 7 2 混 联式 h e v 动力分配方案 的选择及运行模式研 究 9 2 .1 弓 言 9 2 . 2 h e v 的分类及混联式 h e v 的控制研究 9 2. 2.1 h e v 的分类 9 2 . 2 . 2 混联式 h e v 能量传递与 能量损耗分析 1 0 2 . 3 行星齿轮机构布置方案确定 ” “ ” 1 1 2 . 3.1 行星齿轮布置方案选择 ， ” ” . “ “1 1 2. 3. 2 行星排特征参数 p 的确定 1 2 2 . 3. 3 行星齿轮机 构配齿计算 ”1 4 2. 4杠杆模拟法对混联式混合动力系统运行模式 的分析 1 5 2 . 4.1 行星轮系 向模拟杠杆 的转化及效率分析 巧 2. 4 . 2 杠杆模拟法对运行模式 的分析 1 8 2. 5 本章小结 ， ， . . . . 2 1 3 混合动力系统能量源和选型研 究 ” ” .“ ” ” ” ” ” 2 3 3.1 引言 ， ， 2 3 3. 2 混合 动力 能量源 分析 ， 2 3 3. 2.1 能量源 的总体考 虑 ， 2 3 3. 2. 2 功 率流 的控 制分 析 ， 26 3. 3 混合 动力系统 参数 设计选择 ”