插电式混合动力汽车动力系统参数匹配优化与性能仿真

单位代码：10359学号：201117300027密级：分类号：U469.72HefeiUniversityofTechnology硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目：插电式混合动力汽车动力系统参数匹配优化与性能仿真学位类别：专业硕士专业名称：车辆工程作者姓名：宣亮导师姓名：尹安东副教授完成时间：2014年4月合肥工业大学专业硕士学位论文插电式混合动力汽车动力系统参数匹配优化与性能仿真作者姓名：宣亮指导教师：尹安东副教授专业名称：车辆工程研究方向：新能源车辆技术2014年04月ADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterMatchingOptimizationofPowertrainandPerformanceSimulationforPlug-inHybridVehicleByXuanLiangHefeiUniversityofTechnologyHefei,Anhui,P.R.ChinaApril,2014I致谢本论文是在尹安东副教授的悉心指导下完成的，在攻读硕士研究生期间，尹老师作为我的导师，对我的学习、生活都给与了极大的帮助。从论文选题到撰写过程中，都得到了尹老师的悉心教导，帮助我少走了很多弯路。在此期间，尹老师在学术上渊博的知识，严谨的治学作风，严厉的教学作风，崇高的敬业精神等都使我受益匪浅，我相信这些会是我以后的学习工作的宝贵财富。生活中，尹老师态度和蔼可亲，善于与学生沟通交流，每次我的放假出行、生病吃药、增衣保暖等生活琐事都会尹老师在百忙之中的关心。在此，我要由衷的表达出对于导师的感谢和崇高的敬意。在研究生期间，我还得到课题组指导江老师、张老师，教研室成员杨亚娟师姐、姜建满师姐、李春林师兄、张广清师兄、宫闪闪师兄、王欢师兄、杨峰师兄以及同窗好友徐承付、周斌、龚来智、徐俊波、周云鹏、赵晓敏、程斌、袁世林等的热情帮助，帮助我克服了很多难题，令我受益非浅，对我研究内容的实现起到了很大的作用，在此我深表感谢。另外我还要感谢奇瑞新能源汽车有限公司方运舟博士、彭庆峰博士、崔俊博士以及王若飞经理在我实习期间给予的支持与照顾。三年研究生时光如白驹过隙，转瞬即逝，回首在合肥工业大学度过的七年，我学会了很多、成长了很多，未来的路还有很长，需要持续不断的努力，我会铭记在母校收获的点滴，踏实的人生的路上继续前行。感谢我的家人多年来对我的支持和帮助，是我不断前进的最大动力，为我排除了后顾之忧，全心投入到学习中，我的一点一滴的成绩都与他们分不开。最后感谢所有关心、帮助、支持过我的亲戚朋友们，祝你们永远健康快乐！II摘要随着时代的发展进步，人们对环境保护越来越重视，汽车作为人类生活中必不可少交通工具，在给人类提供便捷出行的同时也给环境带来了无法避免的污染。虽然纯电动汽车绿色、环保，但是其续驶里程的局限性决定其推广的难度，于是更适合日常生活的插电式混合动力汽车应运而生。它不仅具有传统汽车续驶里程长，而且具有纯电动汽车环保特点，具有取代传统汽车成为人们日常生活用车的潜力，有很强的研究意义。本文以我校与某公司联合承担的国家创新工程项目为背景，以插电式混合动力汽车为研究对象，对发动机、发电机、驱动电机、储能元件、和传动系统进行了选型和参数匹配。在分析插电式混合动力汽车的基本工作模式、能量流的基础上，进行了基于功率跟随型控制策略的设计。基于Matlab/simulink建立了整车仿真模型，并对其进行性能仿真分析。基于Matlab与Isight集成优化系统，采用遗传算法对插电式混合动力汽车传动系统主要参数进行了优化计算，分析结果表明，优化后汽车混合动力模式油耗下降了5.37%，最大爬坡度上升了1.34%，同时纯电动续驶里程、最高车速与加速时间指标有所下降，但优化后的车辆性能更接近设计初衷。仿真结果表明上述参数匹配及其优化方法可行性。关键词：插电式混合动力汽车；动力传动系；参数匹配；优化IIIABSTRACTWiththedevelopmentandprogressofthetimes,peoplearegenerallypayingmuchmoreattentiontoenvironmentalprotection.Cars,asthemostessentialtransportforhumanlife,broughtunavoidablepollutionwhileprovidingmankindconvenienttravel.Althoughpureelectriccarwasgreen,environmentallyfriendly,butitslimiteddrivingmileagedeterminedtheirdifficultyofpromotion,sotheplug-inhybridvehicleswhichwasmoresuitableforeverydayusecameintobeing.Itwasnotonlyhadawidedrivingrangeasconventionalcar,butalsohadpureelectricvehicles’environmentallyfriendlyfeatures,andhadthepotentialtoreplacethetraditionalautomotivevehiclesindailylife,whichhadastrongsignificanceofstudy.UnderbackgroundofjointlyundertookNationalInnovationProjectofmyschoolandacompany,focusonplug-inhybridvehicles,transmissionselectionandparametersmatchingwerecarriedoutinautomobileengines,generator,drivemotor,energystoragecomponentsandtransmissiondependingontheselecteddrivesystem.Onthisbasis,thebasicoperationmode,theenergyflowwereanalyzed,thenpowerfollowercontrolstrategywasdesigned.AvehiclesimulationmodelwasestablishedintheenvironmentofMatlab/simulink,andrelativesimulationandanalysisweredone.AnintegratedoptimizationsystembasedonMatlabandIsightwasestablished.Theplug-inhybridvehiclepowertrainmainparameterswereoptimizedbygeneticalgorithm.Theresultsofanalysisshowedthattheoptimizedvehiclehybridmodefuelconsumptiondropped5.37%,maximumgradeabilityincreases1.34%incomparisonwiththelastone,andpureelectricdrivingrangewithmaximumspeedandaccelerationtimearedecline,butoptimizedvehicleperformanceisclosertodesigned.Theresultisprovedthefeasibilityofthismatchingandoptimizationmethod.KEYWORDS:Plug-inhybridvehicles;Powertrain;Parametermatching;OptimizationIV目录第一章绪论..................................................................................................................11.1插电式混合动力汽车概述................................................................................11.2插电式混合动力汽车发展现状........................................................................11.2.1国外插电式混合动力汽车发展现状.....................................................31.2.2国内插电式混合动力汽车发展现状.....................................................41.3课题来源及本文主要内容................................................................................5第二章动力传动系统部件选型和参数匹配..............................................................62.1整车性能指标...................................................................................................62.2整车驱动系统结构方案设计...........................................................................62.3整车驱动系统主要部件选型...........................................................................72.3.1驱动电机选择........................................................................................72.3.2动力蓄电池选择..................................................................................82.3.3传动系选择............................................................................................92.3.4发动机—发电机组选择......................................................................102.4整车驱动系统主要部件参数匹配设计.......................................................102.4.1驱动电机匹配设计............................................................................102.4.2传动系速比匹配设计........................................................................112.4.3动力电池参数匹配设计......................................................................132.4.4发动机-发电机组设计.....