隨著汽車保有量的逐年增長,傳統(tǒng)動力汽車帶來的能源緊缺和環(huán)境污染問題變得日益嚴(yán)峻,面對為此出臺的車輛油耗排放法規(guī)以及純電動汽車存在的局限性,同時具備傳統(tǒng)動力汽車和純電動汽車優(yōu)點的混合動力汽車應(yīng)運而生。而輕度混合動力汽車(Mild Hybrid Electric Vehicle,簡稱MHEV)由于其對車輛原有動力系統(tǒng)改動小、成本低、生產(chǎn)周期短、便于量產(chǎn)等優(yōu)點而備受關(guān)注。本文以某款搭載渦輪增壓發(fā)動機的傳統(tǒng)動力汽車為研究對象,為其開發(fā)輕度混合動力系統(tǒng),針對能量管理控制策略及考慮渦輪增壓發(fā)動機響應(yīng)的策略優(yōu)化問題展開研究,并搭建了整車仿真分析平臺和臺架試驗平臺,對所設(shè)計的控制策略加以驗證,具體研究內(nèi)容如下:首先,針對目標(biāo)車型對輕度混合動力系統(tǒng)構(gòu)型進行設(shè)計,對動力系統(tǒng)關(guān)鍵部件進行選型和參數(shù)匹配,包括選取起動/發(fā)電一體化電機類型及確定其峰值轉(zhuǎn)矩、峰值功率、最高工作轉(zhuǎn)速等電機參數(shù);選取動力電池類型及確定動力電池組額定電壓、容量、單體電池串并聯(lián)個數(shù)等動力電池組參數(shù)。第二,使用GT-SUITE軟件和Matlab/Simulink軟件聯(lián)合搭建輕度混合動力系統(tǒng)前向仿真分析平臺,建立包括發(fā)動機、電機、動力電池組、傳動系、駕駛員、整車縱向動力學(xué)等模型,為后續(xù)的仿真研究奠定基礎(chǔ)。第三,選取基于最小等效燃油消耗量(Equivalent Consumption Minimization Strategy,簡稱ECMS)的瞬時優(yōu)化方法制定能量管理控制策略。在制定控制策略過程中,根據(jù)電能流動方向的不同,分別建立電能未來補充模型和電能未來消耗模型,通過定義等效因子、動力電池組荷電狀態(tài)(State of Charge,簡稱SOC)補償、再生制動修正以及相應(yīng)的推導(dǎo),確定動力系統(tǒng)等效燃油消耗率為目標(biāo)函數(shù),根據(jù)約束條件進行尋優(yōu)計算得到發(fā)動機和電機的能量分配關(guān)系。將該控制策略編寫入整車模型并與原傳統(tǒng)動力汽車整車模型、未采用該控制策略(僅有自動怠速起停和再生制動功能)的MHEV整車模型進行對比仿真分析,仿真結(jié)果證明了該控制策略的節(jié)油有效性。最后,考慮渦輪增壓發(fā)動機響應(yīng)對整車動力性和燃油經(jīng)濟性的影響,在原有能量管理控制策略的基礎(chǔ)上,進行電機動力補償策略設(shè)計。在制定補償策略過程中,根據(jù)發(fā)動機和電機總需求輸出動力和總實際輸出動力的差值、電機動力補償極限以及動力電池組SOC,并通過對電機設(shè)置允許可補償系數(shù)和SOC補償系數(shù)來確定電機動力補償量。在不同電機允許可補償系數(shù)下,對整車動力性進行仿真分析,仿真結(jié)果表明,該補償策略可以有效提升整車動力,且不同電機允許可補償系數(shù)的動力提升效果不同;針對整車燃油經(jīng)濟性,通過搭建輕度混合動力系統(tǒng)性能試驗臺架進行試驗驗證分析,試驗結(jié)果表明,該補償策略能夠降低整車油耗,且不同電機允許可補償系數(shù)的節(jié)油效果不同。本研究對于輕度混合動力系統(tǒng)能量管理控制策略的開發(fā)及優(yōu)化具有一定的參考應(yīng)用價值,對輕度混合動力汽車的推廣起到積極的作用。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U469.7
【部分圖文】：

圖 1.7 本田第二代 Insight 車型圖 1.9 吉利博瑞 GE圖 1.8 本田第五代 IMA 混合動力系統(tǒng)圖 1.10 吉利博瑞 GE 動力系統(tǒng)

圖 1.7 本田第二代 Insight 車型圖 1.9 吉利博瑞 GE圖 1.8 本田第五代 IMA 混合動力系統(tǒng)圖 1.10 吉利博瑞 GE 動力系統(tǒng)

吉利博瑞GE

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本文編號：2808705