【QC105】基于ADVISOR混合动力汽车驱动系统的研究【开题报告+任务书】
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【QC105】基于ADVISOR混合动力汽车驱动系统的研究【开题报告+任务书】,qc105,基于,advisor,混合,动力,汽车,驱动,系统,研究,钻研,开题,报告,讲演,呈文,任务书
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第13卷增刊12009年1 1月电 机 与 控 制 学 报3 1009单轴并联式混合动力汽车动力总成建模与仿真周美兰， 张宇， 王旭东(哈尔滨理工大学电气与电子工程学院，黑龙江哈尔滨150040)摘要：以优化整车动力性和经济性为目标，在计以镍氢电池组和永磁同步电动机驱动的汽车动力系统。利用电辅助控制策略，在满足整车动力性能指标的基础上，使用汽车专用仿真软件行二次开发，采用前向仿真与后向仿真相结合的方法，根据实际情况构建系统模型，对发动机参数、电机参数选择以及能源匹配进行了仿真研究。仿真结果表明：该单轴并联式混合动力样车的动力系统设计方案是可行的，研究结果可为混合动力电动汽车动力总成的优化设计提供理论依据。关键词：单轴并联式；混合动力；动力总成；46972 文献标志码：A 文章编号：1007449X(2009)增1003605of eiu， u50040，at of a iH is on to of on of e nf：on he of as on of he of is he a ey 言制约当前汽车此，各国政府和企业相继展开了以“节能”和“降排”为目的的汽车发展方案，力图开发出新一代节能清洁型汽车。纯电动汽车由于受到电池容量的限制，其续航里程较短，近期还无法取代传统汽车；燃料电池汽车以氢气(H：)为燃料，是真正意义上的零排放汽车。但因其造价昂贵，离产业化的距离还很遥远。混合动力汽车能够结合传统的内燃机技术，在降低燃油消耗率和减少排放方面收稿日期：20091015基金项目：教育部科学技术研究重点项目(208037)，黑龙江省科技攻关重点项目(者简介：周美兰(1962一)，女，博士，教授，主要研宛方向为智能控制与仿真、汽车电子驱动控制技术；张字(1984一)，女，硕士研究生，主要研究方向为电力电子与电力传动；王旭东(1958一)，男，博士生导师，教授，主要研究方向为电力电子与电力传动、汽车电子技术。万方数据增刊1 单轴并联式混合动力汽车动力总成建模与仿真 37有很大的改善，且产业化较为简单，故被普遍看好。自1996年以来，国内外研究机构和企业大力开展对混合动力汽车的研发，目前已有多款混合动力汽车投放市场。1单轴并联式混合动力汽车系统结构布置混合动力汽车的分类方法主要有两种。按照发动机和电动机功率大小来分，可分为轻混合动力汽车(强混合动力汽车(其中前者的代表车型主要有本田公司的者的代表车型主要有丰田汽车公司的据动力源的数量及动力传递方式可分为串联型、并联型和混联型，并联式混合动力汽车采用发动机和电机两套独立的动力系统驱动车轮，以发动机作为主动力装置，电机作为辅助动力装置，其结构决定了控制的灵活性，而且综合效率高，特别是在中高速运行时；工况适应性好，可实现比较复杂的控制策略，能够适应多种不同工况循环。单轴式混合动力汽车是一种并联式的轻度混合动力汽车旧J，其结构特点是发动机和电动机在一根轴上混合，所采用的电动机能同时进行助力和发电。这种方式结构简单，系统集成度高，是极具潜力的混合方式，系统结构如图1所示。图1单轴式混合动力汽车结构方案 of 动机功率只需满足在平坦路面上以最高车速行驶的要求，加速和爬坡所需的峰值功率由电机来补充，在满足补充车辆所需的最大功率的基础上，应尽量降低电机、电池容量和燃油消耗1。1)电动机的选择永磁电动机具有较高的功率密度、效率，调速范围大，起动转矩大，可以方便的实现电动或发电工作模式，已在国内外多款混合动力电动车辆中获得应用，发展前景十分广阔。根据定子绕组中反电动势波形的不同，可以分为永磁无刷直流电动机和永磁同步电动机两种形式H J。永磁无刷直流电动机转矩、功率密度大，位置检测和控制方法简单，效率高。但是由于换相电流难以达到理想状态，永磁无刷直流电动机转矩脉动大，存在振动噪声的问题。永磁同步电动机(反电动势波形为正弦波的永磁电动机系统。永磁同步电机功率质量比高、转矩惯量比大，转矩平稳性好，效率高，结构紧凑、振动噪声低，通过合理设计永磁磁路结构能获得较好的弱磁性能，适合集成一体化电机控制系统的需求J，在混合动力汽车中具有很高的应用价值。在整车动力性要求已经确定的前提下，整车所需的功率是一定的。其中，电动机功率所占比值越大，经济性就越好，但所需电池组数目也就越多，这样不但增加了整车的质量，而且也增加了整车的制造成本】。辅助动力源匹配的总原则可考虑如下：降低整车油耗和整车价格，使整车油耗和成本较低。电动机的最大功率主要从混合最高车速出发进行选择。发动机最大功率P。，加上电动机最大功率P。应满足混合最高车速的功率要求P，即尸一，+一。 (1)实例中，混合最高车速135 kmh，P。为75 动机采用哈飞有限公司生产的468出功率达到50 设计电机的最大功率时油耗定为360 g(kwh)。同时，要验算电动机最大功率是否满足循环工况时的峰值功率要求和加速时的功率要求；电动机额定功率是否满足纯电动驱动时的功率要求；电动机作为发电机时是否满足整车能量管理策略中充电功率的要求“J。对样机进行发电状态实验测试。电机发电状态转速分别为1 200 r 400 r3所示，图4为永磁同步电机发电状态线电压与转速关系拟合曲线。图2 ll 机与控制学报 第13卷图3 of 验用电机具有十分良好的性能指标，符合混合动力汽车用电机的要求。2)电源配置的选择混合动力电动轿车电源配置方案主要由镍氢电池组、能量管理系统、电池箱体3部分构成。春兰牌镍氢电池组是高功率、无污染、免维护的动力型绿色电池，具有比功率高、寿命长、内阻小、大电流充放电效率高、耐过充、耐过放、无记忆效应等优良特性，符合电动车安全性、充电续航里程和启动加速等的性能要求。电池管理系统是根据混合型电动车动力镍氢电池组及整车的要求研制、开发的，能够在整车的运行过程中，对动力镍氢电池模组进行全方位的实时监控、管理和保护。电池箱结构设计合理，散热性能良好；防水、防尘、防震；安全可靠；安装、维护方便快捷。将电池常温下8 h，搁置05 间5 of 动机的选择混合动力汽车发动机最大输出功率值一般要依据车辆匀速行驶时的功率要求一一0|，即满足l=击(嘣+焉)。(2)式中：仇为传动效率；kg；ms2；。为风阻系数；为最高车速，kmh。根据实际需要选用哈飞集团生产的过仿真和计算符合要求，根据实验数据画出其外特性曲线如图6所示。吕Z￥疑辩( ，r，。厂，转速(102图6 of 软件从1994年11月份开始开发与使用，它的仿真模型和源代码在全球范围内完全公开，用户可以方便地研究此基础上根据需要修改或重建部分仿真模型，该软件被广泛应用于混合动力系统的仿真和分析中，实现混合动力电动汽车整车动力性和经济型的快速分析，对零部件的选型和参数的初始优化，以及结构布局和控制策略的比较。现在的汽车仿真方法主要有前向仿真和后向仿真两种：后向仿真不能用于实际行驶状态下汽车的动态仿真；前向仿真计算更为准确，但会增加计算量，使运行速度减慢，普通的仿真软件也多采用其中的一种方法，使两种方法优劣不能互补。而向仿真为辅的独特的混合仿真方法，取得了更好的仿真效果，具有更高的准确性“。万方数据增刊1 单轴并联式混合动力汽车动力总成建模与仿真 39对于能量传递的以后向仿真为主前向仿真为辅的系统建模方法，从动力学角度搭建的电动汽车汽车仿真模型如图7所示。其中箭头方向代表仿真数据传递的方向，数据自左向右传递代表后向仿真路径，自右向左传递代表前向仿真路径。入汽车参数、设置汽车参数和查看仿真结果。图7混合动力汽车仿真模型 本课题系统结构配置相似，故本研究在此车型的基础上进行修改和调整真结果达到了比较满意的效果。仿真路况为U图8所示。一罨￥赵制八一、l |了r、垄趟鲻图8 用本文的结构配置使电池组的提高电池组的使用寿命和做功效率，如图9所示。同时实际的工作点更加集中，波动小，提高了系统的能量利用率，如图10所示。图9电池 球转速，(103r10系统运行情况图0 of 语以过一系列仿真设计计算，完成了，混合动力汽车总成参数选择与能源匹配，验证了此改进的混合动力汽车的可行性并体现了混合动力的优越性。本文使朋的方法简单有效，可为国内其它汽车开发并联混合动力驱动模式提供参考。参考文献：1尹安东王泽平，赵韩，等基于客车技术与研究。2007(1)：8一11an，d aof 007(1)：8一112 曾小华，王庆年，李骏，等基于汽车工程，2004，26(4)：394396 a13卷345678EV 004，26(4)：394396夏小华，吴小清混合动力汽车电动机的选择与仿真比较J汽车技术，2005(6)：1620A U of 005(6)：1620张科勋，童毅，李建秋，等一体式起动发电机系统概述J汽车工程，2005(3)：377380i，et aA on 005(3)：377380刘家曦，李铁才，杨贵杰永磁同步电机转子位置与速度预估J】电机与控制学报，2009，)：690694I 009，13(5)：690694：a c r005(5)：6笼一628，M dc2004 7。004：1191一1196王丽梅，郑建芬，郭庆鼎基于载波注入的凸极永磁同步电动机无传感器控制J】电机与控制学报，2005。9(4)：3339101112一336on c 005，9(4)：333336王凤麒，崔胜民基于车辆与动力技术，2005(1)：4245on 005(1)：4245吴剑，张承慧，崔纳新并联式混合动力汽车的电机与控制学报，2008，12(5)：6U of P 】008，12(5)：611614of ni006，22(2)：196199of 008，09：15(编辑：于智龙)万方数据单轴并联式混合动力汽车动力总成建模与仿真作者： 周美兰， 张宇， 王旭东， u， 哈尔滨理工大学电气与电子工程学院,黑龙江哈尔滨,150040刊名： 电机与控制学报英文刊名： (期)： 2009，13(引用次数： 0次参考文献(12条)于刊论文007(1)于刊论文)合动力汽车电动机的选择与仿真比较期刊论文005(6)体式起动发电机系统概述期刊论文005(3)磁同步电机转子位置与速度预估 2009(5) s:a M 于载波注入的凸极永磁同步电动机无传感器控制期刊论文005(4)于刊论文005(1)联式混合动力汽车的刊论文008(5)of 006(2)of 008相似文献(10条)于双离合器的单轴并联式混合动力系统仿真 2(6)为了改善单轴并联式(合动力系统能量回收效率较低等不足,提出了一套新型方案取消了变速器,安装了2个自动离合器,计了新方案动力总成的基本参数;轴并联式混合动力汽车性能仿真 )简述了各种形式混合动力汽车的特点,分析了单轴并联式混合动力汽车的结构及优缺点;建立了柴油机模型、离合器和电动机模型以及整车模型;以优化整车动力性和经济性为目标,制定针对单轴并联式混合动力汽车的能量分配策略,轴并联式混合动力汽车能量分配的模糊控制策略研究 然科学版）2010,26(2)针对单轴并联式混合动力轿车,以混合驱动系统需求转矩和电池剩余电量(输入,以发动机转矩为输出,构建了能量管理模糊控制器,基于糊控制策略与传统的逻辑门控制策略相比,能够更有效地降低混合动力汽车的燃油消耗和排放,轴并联式混合动力客车动力总成匹配 学版）2010,40(4)以提高整车动力性和燃油经济性为主要目标,依据混合动力城市客车(研发要求,计的单轴并联式e 单轴并联式混合动力总成的设计 )设计完成了驱动电机与电控共轨柴油机结合而成的混合动力汽车动力总成,是起动、发电一体化系统(基于8制了该总成的控制系统,通过电池充放电平衡和发动机燃油经济性为基础,应用了一种模糊逻辑控制策略,实现了混合动力系统的扭矩分配与不同工作模式以及模式间的切换,于超级电容的并联混合动力轿车的开发 9(1)采用基于超级电容的方案开发了单轴并联式混合动力轿车,设计了发动机管理系统、全浮式控双离合器、化了发动机和电机的扭矩分配,放达到了欧-标准;对混合动力系统的起动和怠速优化试验,实现了混合动力的起动控制参数的优化匹配,降低了起动污染物的排放,于全浮式江苏大学学报（自然科学版）2010,31(4)开发了基于全浮式电机试验台架上对有较高的输出转矩及效率,和传统车相比,混合动力车启动时间短,没有启动过浓喷油现象,联混合动力轿车系统开发与试验匹配研究 0(2)采用基于超级电容的设计方案开发了单轴并联式混合动力轿车,对发动机、化匹配了发动机和电机的转矩分配,现了混合动力各个工况的控制参数的优化匹配,降低了启动污染物的排放,芸芸 充电式混合动力城市客车设计及仿真 2010随着汽车保有量的增加，能源短缺和环境污染问题日益严重，于是发展新能源汽车成为当前各汽车企业和科研机构的研发热点。在仔细分析全球汽车发展的形势，认为研发混合动力汽车是现行条件下实现新能源汽车产业化最可行的途径。本文以与武汉市东风扬子江公用客车厂共同研发的混合动力公交客车项目为依托，进行充电式(合动力城市客车的研发。由于混合动力汽车的结构形式多样，根据已有车型置紧凑、传动高效、匹配合理、控制优良的动力传动系统是开发混合动力汽车成功的关键。为此本文从分析各种混合动力汽车动力系统的结构入手比较各种结构形式的混合动力动力系统的优缺点，重点介绍了终选定单轴并联式结构来设计该充电式混合动力城市客车。在对出了根据城市客车道路运行工况进行动力系统的设计，对发动机、电机、蓄电池组和变速箱进行参数的选型。对并联式混合动力汽车的控制策略包括电力辅助控制策略、模糊逻辑控制策略、动态自适应控制策略等进行研究，结合混合动力仿真软件建立了发动机、电机、蓄电池以及变速箱的模型并
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