【48v混合动力汽车的建模与仿真案例1900字】

XII48v混合动力汽车的建模与仿真案例目录TOC\o"1-3"\h\u1200748v混合动力汽车的建模与仿真案例 -1-153481.1整车仿真模型的建立 -1-65101.2整车能量管理控制策略模型 -2-154381.3仿真分析 -7-1.1整车仿真模型的建立运用CRUISE软件搭建整车的仿真模型，模型中包括电机模块、发动机模块、动力电池模块、离合器模块、变速箱模块、主减速器模块、车轮模块、制动器模块、驾驶员模块以及整车参数模块，连接完毕后的整车模型如下图5-1所示。图5-1整车模型结构图整车的主要部件建模如下：(1)发动机模型CRUISE中发动机模型的万有特性曲线图是由实际实验得到的，由于缺乏实验条件与发动机实体模型，本文采用的文献中查找的发动机外特性曲线和油耗消耗图。发动机的外特性图和油耗Map图如下图5-2示。图5-2发动机外特性图和燃油Map(2)电机模型本文采用的是ISG永磁同步电机，本文采用文献中查找到的电机特性曲线和电机效率Map图如下图5-3。图5-3电机特性曲线图和电机效率图(3)电池模型根据电池性能测试，得到电池各个SOC状态下的对应的电压值关系曲线，导入进电池模块中。(4)整车参数模型根据第3章的选型结果，将整车的整备质量、总质量、空气阻力、迎风面积、轴距、轮胎半径、滚动阻力系数、传动效率等数据输入进整车参数模型模块。1.2整车能量管理控制策略模型整车的能量管理控制策略MATLAB/Simulink模型主要分为三个部分；第一部分为输入输出信号部分，第二部分为需求转矩计算的模块，第三部分为模式切换与扭矩输出分配模块。(1)输入输出信号部分本文中控制策略的输入信号主要有:当前车速、制动踏板信号、发动机转速、电机转速和电池的SOC等。输出信号主要有：电机开关、发动机开关、离合器的控制等。图5-4输入信号(1)图5-5输入信号(2)图5-6输入信号(3)(2)需求转矩计算模块该模块是进行需求转矩的计算，并根据发动机和电机的Map图进行转矩的合理分配。图5-7即为需求转矩的计算流程。图5-7需求转矩计算模块(3)模式切换与扭矩输出分配模块该部分是根据第4章中能量管理策略的选择与切换原则，在Simulink中搭建出的一个模块。该模块与输入输出信号模块与需求扭矩计算模块相连通，具体见图5-8、5-9、5-10、5-11。图5-8纯电动模式图5-9发动机驱动行车充电模式和发动机驱动电机扭矩补偿模式图5-10电机驱动发动机扭矩补偿模式图5-11五种模式输出信号1.3仿真分析搭建完整车模型与控制策略模型后，进行软件内的报错检查，确认无错误后，将Simulink中的控制策略模型文件转换为dll文件代码并导入进CRUISE中的MATLABController模块，并建立仿真的项目文件，在项目中建立相应的计算任务进行仿真。本文中选用的是CRUISE中自带的NEDC循环工况进行仿真验证，进行一次仿真后得到车速跟随效果如图5-12所示，由此图可知仿真的车速与目标车速基本一致，整体的仿真车速在误差的范围内，能够满足动力行驶的需求。为了比较整车的行驶状态时间，在图5-13展示出整个NEDC工况中行驶模式的转换状态图。其中1、2、3、4、5分别对应纯电动模式、发动机直驱行车发电模式、发电机外特性电机扭矩补偿模式、电机外特性发动机扭矩补偿模式、能量回收模式。从图5-13中可以看出，在起步时和车速在40km/h以下时，车辆处于纯电动模式。当车辆急加速至超过一定的速度时，切换至模式2、3、4，具体根据当时情况下需求扭矩的大小进行选择，使发动机和电机尽可能的工作在其高效率区。而当驾驶员踩下制动踏板，车速下降时，车辆进入模式5能量回收模式。图5-12仿真循环的车速跟随情况图5-13仿真循环行车状态图开始仿真时，电池的SOC设为50%，仿真过程的SOC变化如图5-14所示，因为在NEDC循环工况中，城市循环工况较多，整车在此工况下行驶所需的需求功率较低，所以电机驱动的时间较多。当整车行驶一段时间后，SOC值低于设置的下限值时，策略判断整车满足发动机直驱行车充电模式的条件，开始给电池充电，电池SOC值上升；在郊区工况行驶时，整车需求功率较大，电机较少参与驱动，SOC值得变化较为平缓。图5-14电池SOC变化图为了进一步的分析整车在整个NEDC循环中转矩的分配情况，将仿真得到的发动机与ISG电机的转矩曲线放在同一坐标系下得到下图，根据图上数据分析，ISG电机转矩较为密集的分布在城市工况部分，图5-15中两种动力源的输出转矩分布明确，能够达到期望的效果。图5-15仿真过程电机扭矩与发动机扭矩图将NEDC循环得到的发动机转速曲线、电机转速曲线与 NEDC循环工况车速曲线三者放在一起进行比较，见图5-16、5-17、5-18。车辆在起步和停车时，发动机的转速和转矩均为零，发动机不参与驱动，由ISG电机带动车辆起步，并在低速工况下实现纯电动行驶；当需求车速较高或者是在急加速工况时，电机将带动发动机至一定的转速，由发动机进行驱动；从图中可以明显的看到，在车辆减速时，ISG的转矩为负值，表明车辆进行能量回收；在上图中，出现过发动机转矩为正值而电机转矩为负值的情况，说明动力电池的SOC满足充电的条件，系统执行行车充电模式。图5-1